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毕业设计(论文)中期报告玩具小风扇支架注塑模具设计1 研究进展1.1 塑件图如图 1 该塑件为壳体，表面光滑，在模具设计和制造上要有良好的加工工艺，确保成型零件具有一定的光洁度；壳体下部的胶位是为了插入上盖时能配合紧密，所以必须具备一定的制造精度；侧面孔需要用到侧抽芯成型。图 11.2 分型面选择由于该塑件曲面不多，型面在一个平面上,为了顺利脱模,分型面采用如下模具结构，只需要侧抽芯，加工成本经济，塑件成型精度可靠。如图 2图 2 1.3 型腔的布局如图 3 图 31.4 型腔数量的确定型腔数的确定，主要跟注射机的最大注射量、额定锁模力、塑化速度、制品的精度要求、生产的经济性等因素有关。考虑到本次设计的设计要求，考虑塑料件为非长条形状,本次设计采用一模一腔结构，配套生产。塑料的选材及性能分析 该零件用于起支撑作用， 抗拉强度、硬度、耐磨性要突出，综合机械性能要好。具备这些条件的塑料首选：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（英文名称:Acrylonitrile Butadiene Styrene ，简称：ABS） 。1.5 注射量计算该产品为 ABS，查书设计与制造实训得知其密度为 1.081.10g.cm -3,收缩率为 0.4%0.7%，计算其平均密度为 1.09，平均收缩率为 0.55%，通过计算得塑件体积为：V 塑=37.063cm 3 (单个通过 3D 软件测得)塑件的质量： M 塑=39g浇注系统体积：(估算) V 浇=0.955 cm 3浇注系统质量：(估算) M 浇=1.04g故得总质量为：M 总=80g(2 件塑料件加浇口)1.6 注射机型号的选定根据以上的计算初步选定型号为 SZ-125/630 型卧式注射机进胶方式该模具采用普通浇注系统，包括主流道、分流道、浇口、冷料穴。进胶方式选择侧进胶,塑料熔体直接流入型腔，因而压力损失小，进料速度快，成型比较容易。另外传递压力好，保压补缩作用强。7 主流道的设计主流道的小端直径 D =注射机喷嘴直径+（0.51） =3+（0.51） ，取 D=3.5mm 。主流道的球面半径 SR =注射机喷嘴球头半径+（12）=15+（12） ，取 SR=16mm 。球面的配合高度 h=3mm 主流道的长度 取 L=22+43.5=65.5mm主流道大端直径 （半锥角 ） 6tan LD1取 m8.5浇口套总长 mh5.73.01.8 浇口套的设计主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求比较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，常采用碳素工具钢，如 T8A、T10A等，热处理硬度为 50HRC55HRC,如图 4 所示。图 41.9 浇口和流道的设计选择侧进胶,塑料熔体直接流入型腔，因而压力损失小，进料速度快，成型比较容易。另外传递压力好，保压补缩作用强.1.10 顶出机构该套模具的塑件采用推杆推出，推杆的形式为圆形。推杆如图 5 所示，共 4 根推杆。图 5 推杆应设置在脱模阻力大的地方。推杆应布置均匀。推杆应设在塑件强度、刚度较大的地方。推杆直接与模板上的推杆空采用 H8/f8 间隙配合。通常推杆装入模具后，其端面应与型腔地面平齐或高出型腔底0.03mm0.11mm。推杆与推杆固定板，通常采用单边 0.6mm 的间隙，这样可以降低加工要求，又能在多推杆的情况下，不因各板上的推杆孔加工误差引起轴线不一致而发生卡死现象。推杆的材料常用 T8、T10 碳素工具钢，热处理要求硬度 50HRC 以上，工作 端配合部分的表面粗糙度为 u=0.8um。11 侧向分型与抽芯机构设计斜导柱的设计斜导柱设置在定模，与滑块的中线对齐，有足够的强度。斜导柱顶端用模珂和定模板固定并磨到和定模板平，在开模时能随驱使滑块沿动模板上的导滑槽滑动。斜导柱倾斜角为 20。滑块的组合及设计形式设计其组合方式时应考虑分型与抽芯的方向要求,并保证塑件有较好的外观质量,另外还应使滑块的组合部分具有足够的强度,该套模具采用两瓣合模块组合的结构形式。利用滑块水平两侧面的凸耳与模套对应的导滑槽滑动配合,达到侧向分型与复位的目的。为防止滑块离开动模，采用压块压住滑块两边的凸耳。各项尺寸的计算与校核滑块为两瓣合形式，左右两面倾角为 70 度，便于滑块滑动，滑块高度为 65mm，全部高出动模板。设置在动模板内的弹簧波子止动距离为 22mm。每个滑块分布两个弹簧波子，并布局在滑块中心线的两边。 斜导柱的导向倾斜角为 20 度，从合模到开模斜导柱刚离开滑块时，斜导柱的移动距离是 22mm，保证了滑块止动上的配合。抽芯距离校核需要抽芯的距离是： ms17斜导柱刚好抽出来时的推动距离： l2因： ，所以抽芯距离满足要求，塑件能正常取出。4sl存在的问题及解决措施在设计过程中遇到若干问题，现简述如下：（1）在研究中对凸模和凹模的变宽计算还存在一定的问题（2）对成型零部件工作尺寸还在查阅资料（3）顶出机构的设计还不够完善后期工作安排（1）第 1112 周完成筛分机构的设计。（2）第 1314 绘制零件图和装配图。（3）第 14 撰写毕业论文。（4）第 15 周准备答辩。毕业设计(论文)开题报告题目：玩具小风扇支架注塑模具设计1 课题的研究目的意义（包括应用前景） 、国内外现状及水平1.1 模具工业的发展近年来，模具的发展越来越多的被人们所重视，它凝聚了各类高新技术，能快速精密地直接把材料成型、焊接、装配成零部件、组件或产品，其效率、精度、流线、超微型化、节能、环保，以及产品的性能、外观等，都是传统工艺方法所望尘莫及的。模具行业是一个高新技术密集型，而且又重视经验的产业。特别是随着近代工业的飞速发展，塑料制品用途日益广泛 3，注塑模具工艺空前发展，依靠人工经验来设计模具已经不能满足需要，企业越来越多地利用注塑模流分析技术来辅助塑料模具的设计。利用此类 CAE 软件，设计人员可以仿真出塑料成型过程中的充填、保压、冷却及脱模后的翘曲变形等过程，准确预测塑料熔胶在模腔内的流动状况，温度、压力、剪切应力、体积收缩等变量在整个充填工程中某瞬间的分布情况。利用注塑模流分析技术，能预先分析模具设计的合理性，减少试模次数，加快产品研发 4，提高企业效率。1.2 当前塑料模具技术发展现状近年来塑料模具在高技术驱动和支柱产业应用需求的推动下，塑料模具发展方兴未艾。随着我国汽车、电子、通讯、家电等行业的发展，对塑料模具的需求越来越大，对产品质量要求越来越高，同时供货期的要求越来越短。在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，认识到模具技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。 许多模具企业十分重视技术发展，加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。目前，从事模具技术研究的机构和院校已达 30 余家 5，从事模具技术教育的培训的院校已超过 50 余家。其中，获得国家重点资助建设的有华中理工大学模具技术国家重点实验室，上海交通大学 CAD 国家工程研究中心、北京机电研究所精冲技术国家工程研究中心和郑州工业大学橡塑模具国家工程研究中心等。经过多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术 6、新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。1.3 塑料模具的发展趋势 大型化、高精密度 10、多功能复合型将是未来模具的发展方向，热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高，并且随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具也将随之发展 11。其中精密、大型、复杂、长寿命模具等高档塑料模具应加大研制与开发。目前，我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显 12，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展 13，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好 14，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。“十一五 ”期间，中国模具工业水平不仅在量和质的方面有很大提高，而且行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展。中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整 15，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。2 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施塑料件在各行各业及日常生活中使用越来越多，塑料模具的设计制造的社会需求日益增长，要求也越来越高，同时社会对具有三维 CAD 设计能力的人才需求也日益增长。玩具小风扇支架形状较复杂，模具含侧抽芯结构，通过玩具小风扇支架注射模设计，对学生进行模具设计、工艺设计的基本技能训练与培养，使学生基本掌握利用 CAD 软件进行工程设计的方法，进行工程设计，适应社会需求。2.1 拟定模具结构形式A. 确定型腔数量及排列方式:一模一腔,使用圆锥型主流道。将分流道对称设置，分流道截面采用梯形截面，浇口采用点浇口，利用分型面或配合间隙排气；B. 模具结构形式的确定：一般注射机都采用立式注射机，所以我也使用立式注射机；C. 侧抽芯结构:玩具小风扇有侧孔，所以设计时需要采用侧抽芯结构，由于 侧孔抽拔力不大抽拔距小故选择常用的斜导柱侧分型机构：D. 顶出机构选用顶杆顶出装置，利用弹簧及顶杆设计成型。2.2 注射机型号的确定：根据我所设计的塑件的容积来确定。2.3 分型面位置的确定：一般选取在塑件的最大表面轮廓处。2.4 浇注系统形式和浇口的设计A. 主流道设计：1）主流道尺寸2）主流道衬套的形式3）主流道衬套的固定：使用定位圈固定。B. 分流道设计1）主分流道的形状及尺寸2）主分流道长度3）副分流道的设计 4）分流道的表面粗糙度 5）分流道的布置形式C. 浇口的设计：根据我所要设计的塑件，由于其结构比较复杂，所以可以选用点浇口。1）浇口的选用：点浇口2）浇口位置的选择：塑件的中心处。3）浇注系统的平衡：为了保证冲满型腔，应注意浇注系统的平衡。D. 冷料穴的设计2.5 成型零件的设计与加工工艺A. 成型零件的结构设计：定模使用整体嵌入式，上下模板上均嵌入定模。由于结构的上下结构特征，在上下模板均设计了型芯；B. 成型零件的加工工艺2.6 课题的重点，难点重点是合理实现有侧抽芯的模具设计。难点是合理地设计型腔的数目及放置方法，并准确的设计实现模具的侧抽芯，保证塑件成形及成型质量。3 完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）1) 1-2 周：查阅资料，熟悉设计内容 2) 3-4 周： 撰写开题报告，毕业设计开题 3) 5-6 周： 结构方案设计与选择 4) 7-10 周：装配图零件图设计 5) 11-13 周：零件强度的校核 6) 13-14 周：撰写毕业论文 7) 15周：论文答辩 注：1）正文：宋体小四号字，行距 20 磅，单面打印；其他格式与毕业论文要求相同。2）开题报告由各系集中归档保存。3）开题报告引用参考文献注释格式可参照附录 E“毕业设计（论文）参考文献样式”执行。不进入正文，可以作为附件放在开题报告后面。指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）指导教师： 年 月 日 所在系审查意见：系主管领导： 年 月 日参考文献1 陈志刚，塑料模具设计M. 北京：机械工业出版社， 2002.1.2 刘昌祺. 塑料模具设计M. 北京：机械工业出版社， 1998.3 模具标准选编组. 模具标准汇编M. 北京：中国标准出版社 ,1992.4 徐进. 模具材料应用手册M. 北京：机械工业出版社 ,2002.8.5 王树勋. 典型注塑模具结构图册M. 广东: 中南工业大学出版社,2005.5.6 黄圣杰. Pro/ENGINEER 2001 高级开发实例M. 北京：电子工业出版社,2002.2.7 初利宝. Pro/ENGINEER 模具设计M. 北京：北京大学出版社,2003.3.8 王树勋. 邓庚厚. 典型注素塑模具结构图册M. 长沙：中南工业大学出版社 ,2005.7.9 曹宏深. 赵仲治. 塑料成形工艺与模具设计M. 北京：机械工业出版社 ,1996.3.10 陈志刚. 塑料模具设计M. 北京：机械工业出版社,2003.6.11 辛化丹编译 . 简明塑料手册M. 大连： 大连理工大学出版社 ,1988.12.12 李中猛著 . 型腔模设计M. 西安：西安电子科技大学出版社 ,1995.12.13 王忠洲主编：国内外模具发展概况M. 四川工业学院学报 1992.14 赵昌盛主编：国外模具材料的应用与发展M. 模具制造 1994.15 冯炳尧主编：模具设计与制造简明手册M. 上海科技出版社 1998.16 Pye.R.G.W., Injection Mould Design-4thEd.,M by Longman Scientific & Technical,London,1989.17 Dym.J.B., Injection molds and Molding-A Practical Manual,M by Nostrand Reinhold Company,New York.1979.18 Hallum,Dinae.L.,Fundamentals of injection molding.J Manufacuring Engineering v 118 n 6 Jun 1997.p68,70-72.本科毕业设计（论文）题目：玩具小风扇支架注塑模具设计玩具小风扇支架注塑模具设计 摘 要注塑成型是塑料成型的一种重要方法，它主要适用于热塑性塑料的成型，可以一次成型形状复杂的精密塑件。本课题就是将玩具小风扇支架作为设计模型，将注塑模具的相关知识作为依据，阐述塑料注塑模具的设计过程。根据塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，选择塑件制件尺寸。本模具采用一出一件，侧浇口进料，设置冷却系统，CAD 和 PROE 绘制二维总装图和零件图，选择模具合理的加工方法。分析了玩具小风扇支架的结构工艺特点,介绍了玩具小风扇支架注射模结构及模具的工作过程, 介绍了模具设计方案、工作原理, 阐述了成型部件、浇注系统结构、顶出机构的设计特点。关键词：塑料模具；模具设计；CAD 绘制二维图；PROE 绘制3D 图；顶出机构设计Design of Injection Mold Toy Fan Bracket AbstractInjection molding is an important method for plastic forming, it is mainly applicable to thermoplastic plastic molding, molding can be a complex shape of precision plastic parts. This topic is the toy small fan support as a design model, the injection mold related knowledge as the basis, and expounds the design process of plastic injection mould. According to the plastic products requirements,understand the use of plastic parts, technical requirements, analysis of plastic parts size precision technology, selection of plastic parts size. A piece of the mould, the side gate feeding, setting the cooling system, CAD and PROE 2Dassembly drawing and parts drawing, choose the reasonable processing method of mould. Structure analysis technology toy fan support, introduced the working process of toy fan bracket injection mold structure and the mold, introduced the working principle of mold design, molding, casting parts, expounds the system structure, the top out design institutions.Keywords: plastic mold; mold design; CAD two-dimensional graph drawing; PROE rendering 3D ejection mechanism design;目 录摘 要 .错误！未定义书签。目 录 .IV1 绪 论 .11.1 概述 .11.2 21 世纪模具发展趋势 .21.3 论文的主要研究目标及内容 .31.3.1 设计目标 .31.3.2 设计的主要内容 .32 方案分析与设计 .42.1 塑件分析 .52.1.1 结构分析如下 .62.1.2 成型工艺分析 .62.2 塑料的选材及性能分析 .62.2.1 使用特点 .62.2.2 成型特性 .62.3ABS 塑料的注射过程及工艺 .72.3.1 注射成型过程 .72.3.2ABS 的注射工艺参数 .73 玩具小风扇支架模具设计方案 .83.1 分型面的确定 .83.2 型腔数量以及排列方式的确定 .93.2.2 排列方式的确定 .103.3 浇注系统设计和浇口的设计 .113.3.1 主流道的设计 .113.3.2 浇口和流道的设计 .134 成型零件工作尺寸的设计和计算 .144.1 成型零件校核 .144.2 型腔零件刚度和强度校核 .154.3 模架的确定和标准件的选用 .155 合模导向机构和定位机构 .175.1 导向机构的总体设计 .175.2 导柱设计 .175.3 导套设计 .186 脱模推出机构的设计 .196.1 脱模推出机构的设计原则 .196.2 塑件的推出机构 .197 侧向分型与抽芯机构设计 .217.1 斜导柱的设计 .217.2 滑块的组合及设计形式 .217.3 各项尺寸的计算与校核 .218 排气系统设计 .238.1 排溢设计 .238.2 引气设计 .238.3 排气系统 .238.4 本模具的排气方式 .249 冷却系统的设计 .259.1 加热系统 .259.2 冷却系统 .2510 注塑机选型 .2710.1 注射量计算 .2710.2 注射机型号的选定 .2710.3 型腔数量的校核及注射机有关工艺参数的校核 .2711 模具材料列表 .30总 结 .31致 谢 .32参 考 文 献 .33毕业设计（论文）知识产权声明 .34毕业设计（论文）独创性声明 .3501 绪 论1.1 概述在第十一五规划中指出，模具是工业生产的基础工艺装备，国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑都要求模具工业发展与之相适应。 模具因其生产效率高、产品质量好、材料消耗低、生产成本低而获得广泛应用，与其他加工制造业所无法比拟的。从工业产品生产行业看，模具是现代工业，特别是汽车、摩托车、航空、仪表、仪器、医疗器械、电子通讯、兵器、家用电器、五金工具、日用品等工业必不可少的工艺装备。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、洗衣机、空调、微波炉、吸尘器、电风扇、自行车、手表等轻工业产品中占 90%以上；在了弹、枪支等兵器产品中占 95%以上。我国模具工业在政府十分重视及关怀下，并提出相应的优惠政策进行模具技术开发，在模具工业中大量采用先进技术和设备，努力提高模具设计和制造水平，取得显著的经济效益。另外，从资料获悉，目前，美国、日本、德国等发达国家的模具总产值都已超过机床总产值。模具技术的进步极大地促进了工业产品的生产发展，模具是“效益放大器” ，用模具生产最终产品的价值将超过自身价格的几十倍乃至百倍及上千倍。据各国报导，模具工业在欧美等工业发达国家被称之“点铁成金”的“磁力工业” ，如今世界模具工业的发展速度超过了新兴的电子工业，已实现了模具专业化、标准化和商业化，因而深受赞誉。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石” ，日本称模具工业为“进入富裕社会的原动力” ，在德国，被冠之以“金属加工业中的帝王”之称号，而欧盟一些国家称“模具就是黄金” ，新加坡政府则把模具工业作为“磁力工业” ，中国模具权威经理称为“模具是印钞机” 。可见模具工业在世界各国经济发展中具有重要的显著地位。模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。11.2 21 世纪模具发展趋势加入 WTO 后的中国，全球制造业正以垂直整合的模式向亚太地区转移，我国正成为世界制造业的重要基地，据权威报告，中国已成为世界第一制造大国。目前，在参与世界产品市场的激烈竞争下，各行业产品的品种和数量不断增加，换型加快，对产品质量、样式和外观也不断提出新要求，使模具需求量增加，对模具质量要求也越来越高，模具技术直接影响制造业的发展、产品更新换代和产品竞争能力。因此，迅速提高模具技术水平已成为当务之急。例如：日本汽车、计算机、电视机、手机等产品的品种，数量，质量在国际市场占有优势地位，其重要原因之一就是日本模具技术居于世界领先水平 1。为了解决高精度、长寿命、高效的复杂型腔结构的现代模具，其发展趋势主要有如下三方面：（1）模具材料及表面处理技术 模具工业要上水平，材料应用是关键。因选材和用材不当，致使模具过早失效，大约占失效模具的 45%以上。 在模具材料方面，常用冷作模具钢有CrwMn、Cr12、Cr12MoV 和 W6Mo5 Cr4V2，新型冷作模具钢有65N6、012A1、CG-2、LD、GD、GM 等；常用新型热作模具钢有美国 H13、瑞典QRO 80M、QRO 90 SUPREME 等；常用塑料模具钢有预硬钢（P20、SM1、B30） 、时效硬化型钢（P21 、PMS、SM2、日本 NAKS5 等） 、热处理硬化型钢（MnCrWV、日本 S-STAR、瑞典一胜百 S-136 等） 、粉末模具钢（日本 DEX40 等）。多工位精密冲模硬质合金（YG20、YG25 等）及钢结硬质合金（TLW50、GW50等） 。 在模具表面处理方面，其主要趋势是：渗入单一元素向多元素共渗、复合渗（如 TD 法）发展；由一般扩散向 CVD、PVD、PVCD、离子渗入、离子注入等方向发展；可采用的镀膜有：T:C、T:N、T:CN、T:AN、CrN 、Cr7C3、W2C 等，同时热处理手段由大气热处理向真空热处理发展。另外，目前对激光强化、辉光离子氮化技术也日益受到普遍重视 【9】 。（2）模具设计与制造技术 当代模具的设计与制造技术广泛采用计算机辅助设计与制造（CAD/CAM） ，设计过程程序化和自动化，使用程序、模拟成形过程、采用交互式设计方法，发挥人和计算机的各自特长。数据库和计算机网络技术使设计人员拥有大量资料和信息。设计与制造之间的直接传输便于设计中的反复修正改变。 先进设计和加工方法的日益普及，为高质量、短周期地开发模具并且保证模具有足够长的使用寿命，提供了技术保证，为模具工业发展奠定了坚实基础。（3）专业化生产及标准化 2专业化生产是现代化工业生产的重要特征之一，国外工业先进的国家模具专业化生产已达 75%以上。美、日两国的模具厂，80%是 10 人以下的小工厂，90%是20 人以下小而专的企业。一般一个模具专业厂只生产 12 种模具。这种专业化小模具厂易于管理，反应灵活，易于提高产品质量和经济效率，有较强的竞争力。 标准化是实现模具专业化生产的基本前提，能系统提高整个模具行业技术水平和经济效益，是机械制造业的深层次发展必由之路。国外企业都极为重视模具的标准化，我国的模具标准化程度不足 30%，而且标准品种少、质量低、交货期长，严重阻碍模具的合理流向和效能发挥，需大力制订标准化规范。 总之，随着模具技术的迅速发展及机械各类产品的多样化、复杂化，模具应用的广度和深度将不断向纵深发展，模具需求增长速度将继续高于国民经济总体发展的速度，供小于求的被动状态将大有改变。因此，在模具设计与制造中，采用新技术、新工艺、新设备可持续发展模具工业，更将成为所有企业得以占据市场制高点的必由之路 2。1.3 论文的主要研究目标及内容1.3.1 设计目标 （1） 完成玩具小风扇支架的结构设计。（2） 完成玩具小风扇支架的模具设计。（3） 完成玩具小风扇支架模具零件图和模具装配图的绘制。1.3.2 设计的主要内容本论文，主要是对玩具小风扇支架结构和模具设计做了研究和探讨，所做的工作主要有以下几个方面：根据玩具的结构形式，选出模具的基本模架，然后根据工艺要求设计出外罩的成型零件和模具所有构件。32 方案分析与设计近年来，随着我国经济的腾飞，塑料成型加工机械和成型模具发展十分迅速，高效，自动化，大型，微型，精密，高寿命的模具在整个模具行业中所占的比例越来越大。我国大型、复杂、精密、高效和长寿命模具又上了一个新台阶，不少种类模具已能替代进口模具，模具 CAD/CAM 技术得到了较快推广应用并取得了良好效果，快速成形制造技术和设备有了长足发展并已开始进入实用推广阶段，高速铣等新一代制造技术已被人们重视并开始应用。从模具使用角度来说，要求高效，自动化，操作简便；从模具制造角度，要求结构合理，制造容易，低成本。现代塑料制品生产中，合理的加工工艺，高效的设备，先进的模具是必不可少的三项重要因素。模具与其他机械产品比较，一个重要特点就是技术含量高、净产值比重大。随着化工、轻工产业的快速发展，我国的模具工业近年来一直以每年 1315左右的增长速度高速发展，而各行业对模具的要求也越来越高。面对市场的变化，有着高技术含量的模具正在市场上崭露头角。随着工业发展，工业产品的品种、数量越来越多；对产品质量和外观的要求，更是日趋精美，华气。因此，结合中国具体情况，学习国外模具工业建设和模具生产的经验，宣传、推行科学合理化的模具生产，才能推进模具技术的进步。注塑成型是热塑性塑料制件最重要的加工方法。用此方法加工成型的塑料制件，其品种与样式之多是其他成型方法无可比拟的。起过程是借助与螺杆的推力，将已塑化的塑料熔体注入闭合的模具型腔内，经冷却固化定型后开模得到塑件。因此，构成注塑成型的三个必要条件：一是塑件必须以熔融状态进入模腔；二是塑料溶体必须要有足够的压力和流速，以确保及时的充满整个模腔的各个角落；三是需有符合制件形状和尺寸并满足成型工艺的要求的模具。注塑成型技术与其他成型技术相比较有其独特的优势，表现在以下几个方面：其一是成型物料的熔融塑化和流动造型是分别是在塑料筒和模腔两处进行，模具可以始终处于是溶体很快冷凝或交联固化的状态，从而有利于缩短成型周期；其二是先锁紧模具然后才将塑料溶体注入，加之具有良好的流动性的溶体对模腔的磨损很小，因而可以用一套模具大批量成型复杂零件，表面图形与标记清晰和尺寸精度较高的制品；其三是成型过程的合模、加料、塑化、注塑、启模和顶出制品等全部成型操作均由注塑机自动完成，从而使注塑工艺容易全自动化和实现程序控制。但我们也要看到注塑成型的不足之处，由于冷却条件的限制，很难用这种技术制的无缺陷、壁厚的变化又较大的热塑性塑料制品，另外由于注塑机和注塑模具的造价很高，成型设备的启始投4资较大，所以注塑技术不适合于小批量制品的生产 3。注塑成型又称注射模塑或注射成型，是热塑性塑料制品成型的一种重要方法。除极少数几种热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以用此方法成型塑件。注塑成型可以成型各种形状、满足众多要求的塑料制件。注塑成型已经成功地运用于某些热固性塑料制件、甚至橡胶制品的工业生产中。注塑成型的过程是，将粒状或粉状塑料从注射机的料斗送入加热的料筒，经加热塑化成熔融状态，由螺杆（或柱塞）施加压力而通过料筒底部的喷嘴注入低温的、闭合的模具型腔中，经冷却硬化而保持模腔所赋予的形样，开模取得所注塑成型塑件，在操作上完成了一个周期。注塑成型是塑料模塑成型的一种重要方法，生产中已有广泛的应用。它具有以下几方面的特点：（1）成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸准确、带有金属或非金属嵌件的塑料制件。（2）对成型各种塑料的适应性强。目前，除氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以用此方法成型，某些热固性塑料也可以采用注塑成型。（3）生产效率高，易于实现自动化生产。（4）注塑成型所需设备昂贵，模具结构比较复杂，制造成本高，所以注塑成型特别适合大批量生产。2.1 塑件分析图 2.1 所示是玩具小风扇支架参考零件。图 2.1 玩具小风扇支架52.1.1 结构分析如下该塑件为壳体，表面光滑，在模具设计和制造上要有良好的加工工艺，确保成型零件具有一定的光洁度；壳体下部的胶位是为了插入上盖时能配合紧密，所以必须具备一定的制造精度；侧面孔需要用到侧抽芯成型 2。2.1.2 成型工艺分析采用一般精度等级 4 级，大批量生产。该塑件壁厚约为 1mm 左右，考虑到壳体左右部分比较浅，脱模斜度为 0.5 度；由于下面的侧抽芯要用到滑块也设置为 0.5 度。2.2 塑料的选材及性能分析 该零件用于起支撑作用，抗拉强度、硬度、耐磨性要突出，综合机械性能要好。具备这些条件的塑料首选：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（英文名称:Acrylonitrile Butadiene Styrene ，简称：ABS） 。2.2.1 使用特点 （1）综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好。 （2）与 372 有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理。（3）有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。 （4）流动性比 HIPS 差一点，比 PMMA、PC 等好，柔韧性好 3。 2.2.2 成型特性 （1）无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥 80-90 度,3 小时。（2）宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为270 度).对精度较高的塑件,模温宜取 50-60 度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取 60-80 度。（3）如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。 （4）如成形耐热级或阻燃级材料，生产 3-7 天后模具表面会残存塑料分解物，导6致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。2.3ABS 塑料的注射过程及工艺2.3.1 注射成型过程（1）成型前准备，对 ABS 进行干燥。ABS 是吸水的塑料，于室温下，24 小时可吸收 0.2%-0.35%水分，虽然这种水分不至于对机械性能构成重大影响，但注塑时若湿度超过 0.2%，塑料表面会受大的影响，所以对 ABS 进行成型加工时，一定要事先干燥，而且干燥后的水分含量应小于 0.2%。ABS 的干燥方法: 常压热风干燥 80-85保持 2-4 小时 ；真空热风干燥 80保持 1-2 小时。（2）注射过程.塑料在注射机内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，起过程可分为充模、压实、保压、倒流、和冷却 5 个阶段。2.3.2ABS 的注射工艺参数（1）螺杆类别：标准螺杆（直通式喷嘴）（2）回料转速( rpm)：301minr（3）注射机料筒温度: 前段 180200中段 165180后段 150170（4）喷嘴 ：170180 。（5）模具 ：5080 ，玻纤增强制品取 75。（6）注射压力:60100 。（7）注射速度、注射压力:一般 ABS 制品采用高速及多级注射，但是对于阻燃品级，要慢速注射，可以避免注射料的分解，耐热 ABS 也要快速注射(可减少内部应力)，注射压力在 75MPa 左右，保压时可低些。（8）熔胶温度: 190（9）成型时间( ):注射时间:2090 高压时间 :05/s冷却时间:20120 总周期 : 50220在 265温度下，物料在机筒内停留时间最多不能超过 5-6 分钟，若温度为 280，则物料在机筒内停留时间就不能超过 2-3 分钟。7（10）后处理:把塑件放在红外线或者烘箱下,温度设为 70 度烘干 2-4 小时 4。83 玩具小风扇支架模具设计方案3.1 分型面的确定分型面是模具上用来取出塑件和浇注系统料可分离的接触面称为分型面,分型面的选择对模具设计方式影响最大,分型面设计是否合理对塑件质量和模具复杂程度具有很大的影响。基本上是一种分型面对应着一种模具设计方案，所以分型面的选择决定着模具总体的设计方案。分型面的选择原则（1）保证塑料制品能够脱模。（2）使分型面容易加工。（3）尽量避免侧向抽芯。（4）使侧向抽芯尽量短。（5）有利于排气。（6）有利于保证塑件的外观质量。（7）尽可能使塑件留在动模一侧。（8）尽可能满足塑件的使用要求。（9）尽量减少塑件在合模方向的投影面积。（10）长型芯应置于开模方向。（11）有利于简化模具结构。综上所述，由于该塑件曲面不多，型面在一个平面上,为了顺利脱模,分型面采用如图 3.1 模具结构，只需要侧抽芯，加工成本经济，塑件成型精度可靠。图 3.1 分型面形式与位置93.2 型腔数量以及排列方式的确定3.2.1 型腔数量为了使模具与注射机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目，常用的方法有四种：根据经济性确定型腔数目、根据注射机的额定锁模力确定型腔数目、根据注射机的最大注射量确定型腔数目、根据制品精度确定型腔数目。一般来说，大中型塑件和精度要求高的小型塑件优先采用一模一腔的结构，但对于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度要求） ，形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。该塑件精度要求不高，生产批量适中，结构简单，从模具加工成本，制品生产时的成本考虑，拟定为一模两腔。一般来说，精度要求高的小型塑件和中大型塑件优先采用一模一腔的结构，对于精度要求不太高的小型塑件，是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。另外，型腔的数目还与下列因素有关：（1）塑件尺寸精度 型腔数越多时，精度也相对地降低，1、2 级超精密注塑件，只能一模一腔，当尺寸数目少时，可以一模二腔。3、4 级的精密级塑件，最多一模四腔。而对于精度要求不高的塑件，最多可以达到二十几腔。（2）模具制造成本 多腔模的制造成本高于单腔模，但不是简单的倍数比。从塑件成本中所占的模具费比例看，多腔模比单腔模具低。（3）成形的生产效益 多腔模从表面上看，比单腔模经济效益高。但是多腔模所使用的注射机大，每一注射循环期长而维持费较高，所以要从最经济的条件上考虑一模的腔数。（4）制造难度 多腔模制造难度比单腔模大，当其中某一腔先损坏时，必须停机维修，否则就会影响生产。塑料的成形收缩是受多方面影响的，如塑料品种，塑件尺寸大小，几何形状，熔体温度，模具温度，注射压力，充模时间，保压时间等。影响最显著的是塑件的壁厚和同何形状的复杂程度。根据塑件的结构特征，本模具采用一模两腔。由于塑件为薄壁制件，且为了塑件表面美观，采用侧浇口进行浇注。为保证塑件受力均匀，不影响产品质量，采用推杆脱模。型腔数的确定，主要跟注射机的最大注射量、额定锁模力、塑化速度、制品的精度10要求、生产的经济性等因素有关。考虑到本次设计的设计要求，考虑塑料件为非长条形状,本次设计采用一模一腔结构，配套生产。3.2.2 排列方式的确定多型腔模具设计的重要问题之一就是浇注系统的布置方式，由于型腔的排布与浇注系统布置密切相关，因而型腔的排布在多型腔模具设计中应加以综合考虑。型腔的排布应使每一个型腔都通过浇注系统从总压力中心中均等地分得所需的压力，以保证塑料熔体同时均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能最短，同时采用平衡的流道和合理的浇口尺寸以及均匀的冷却等。合理的型腔排布可以避免塑件的尺寸差异、应力形成及脱模困难等问题。平衡式型腔布局的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度、截面形状及尺寸均对应相同，可以实现均衡进料和同时充满型腔的目的；非平衡式型腔布局的特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度不相等，因而不利于均衡进料，但可以缩短流道的总长度，为达到同时充满型腔的目的，各浇口的截面尺寸制作得不相同。要指出的是，多型腔模具最好成型同一尺寸及精度要求的制件，不同塑件原则上不应该用同一副多模腔模具生产。在同一副模具中同时安排尺寸相差较大的型腔不是一个好的设计，不过有时为了节约，特别是成型配套式塑件的模具，在生产实践中还使用这一方法，但难免会引起一些缺陷，如有些塑件发生翘曲、有些则有过大的不可逆应变等。 本设计成型同一塑件，且壁厚均匀，故采用平衡式。如图 3.2 所示。图 3.2113.3 浇注系统设计和浇口的设计 浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，对塑件质量影响很大。它分为普通浇注系统和热流道浇注系统。浇注系统设计原则1.结合型腔布置考虑，尽可能采用平衡式分流道布置；2.尽量缩短熔体的流程，以便降低压力损失、缩短充模时间；3.浇口尺寸、位置和数量的选择十分关键，应有利于熔体流动、避免产生湍流、涡流、喷射和蛇形流动，并有利于排气和补缩；4.避免高压熔体对模具型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移的产生；5.浇注系统凝料脱出应方便可靠，凝料应易于和制品分离或者易于切除和整修；6.熔接痕部位与浇口尺寸、数量及位置有直接关系，设计浇注系统时要预先考虑到熔接痕的部位、形态，以及对制品质量的影响；7.尽量减少因开设浇注系统而造成的塑料凝料用量；8.浇注系统的模具工作表面应达到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中浇口应有IT8 以上的精度要求；9.设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施；10.尽可能使主流道中心与模板中心重合，若无法重合应使两者的偏离距离尽可能小。该模具采用普通浇注系统，包括主流道、分流道、浇口、冷料穴。3.3.1 主流道的设计主流道是连接注射机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，具有一顶的锥度，以便熔体的流动和开模时主流到凝料的顺利拔除。(1）主流道尺寸和浇口的设计（a）主流道的小端直径 =注射机喷嘴直径+ （0.51） (3.1)D=3+（0.51） ，取 D=3.5mm 。（b）主流道的球面半径 SR =注射机喷嘴球头半径 +（12） (3.2)=15+（12） ，取 SR=16mm 。（c）球面的配合高度 h=3mm 12（d）主流道的长度 取 L=22+43.5=65.5mm (3.3)主流道大端直径 （半锥角 ） （3.4）6tan2 D1取 m8.5浇口套总长 (3.5)mhL5.730（2）浇口套的设计主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求比较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，常采用碳素工具钢，如 T8A、T10A 等，热处理硬度为50HRC55HRC,如图 3.2 所示。图 3.2 主流道衬套（3）定位圈的设计与固定由于该模具主流道比较长，定位圈和衬套设计成分体式，注射机定位孔尺寸为 ，定位圈尺寸取 ，两者之间呈较松的间隙配合。10.252.0_415定位圈结构尺寸如图 3.3 所示；定位圈和衬套的固定形式如图 3.4 所示。13图 3.3 定位圈图 3.4 主道衬套的固定形式1-内六角螺纹； 2-定位圈；3-定模座板；4-主流道衬套；5-定模板3.3.2 浇口和流道的设计选择侧进胶,塑料熔体直接流入型腔，因而压力损失小，进料速度快，成型比较容。另外传递压力好，保压补缩易作用强.144 成型零件工作尺寸的设计和计算 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔深度和型芯高度尺寸和中心距尺寸等。ABS 的成型收缩率为 0.4%-0.7%所以平均收缩率取 s=0.55%。塑件尺寸公差按 SJ1372-78 标准中的 5 级精度成型。4. 1 成型零件校核（a）采用台肩固定的形式，（b）塑件的尺寸公差源自塑料成型工艺与模具设计的塑件公差数值表 3.1。塑件尺寸 ，14.05sd45.03sh(4.1)20 171 .sM .xd (4.2)05.h式中 s塑料的平均收缩率，ABS 为 0.005；塑件外径尺寸；sd修正系数（取 0.75） ；x塑件尺寸公差，见上塑料尺寸公差值；模具制造误差，其他误差忽略，当尺寸小于 50mm 时， ；当塑件尺 4寸大于 50mm 时， 。515（a）采用台肩固定的形式，下底面用模珂与动模压紧。 （b）塑件的尺寸公差源自塑料成型工艺与模具设计的塑件公差数值表。塑件尺寸 ， 。0.412sl0.82sl(4.3) 0 011 0.254.1()(5%)7Msldx (4.4)22 .8.2.l式中各符号同前。4.2 型腔零件刚度和强度校核由于塑件成型部分采用模仁，再从模板上开框把模仁镶入，用螺丝吃紧。成型部分离模仁有满足条件的规定距离（2025mm） ，而模仁离模板四周也有满足条件的规定距离，所以成型时型腔零件完全满足强度和刚度的要求，在这里就不一一校核。在动模板上，由于成型压力很大部分垂直压在其上，底部为了节约材料不打算采用支撑板。4.3 模架的确定和标准件的选用根据前面型腔的布局以及互相位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合标准模架，选用下列的结构形式。即采用数量为 1 的标准模架。（1）定模座板（250mmx300mm、厚为 25mm）定模座板是模具与注射机连接固定的板，材料为 45 钢。通过 4 个 M12 的内六角圆柱螺钉与定模固定板连接；定位圈通过 2 个 M8 的内六角圆柱螺钉与其连接；定模座板与浇口套为 H8/f8 配合7。（2）定模板（250mmx300mm，厚 90mm）用于固定型芯、导套。固定板应有一定的厚度，并有足够强度，
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