《吹风机外壳注塑模具设计8000字（论文）》

吹风机外壳注塑模具设计22455摘要 1255521前言 2186531.1塑料的发展。 239322塑料制件的工艺性分析及工艺结构设计 3260762.1成型塑料制件结构工艺性分析 3105572.2原料的成型特征和工艺参数 4216342.2.1ABS塑料主要的性能指标： 4296522.2.2ABS的注射成型工艺参数: 542663注塑设备及模架的选择 5284733.1估算塑胶部件体积 510363.2模架的确定 712843.3分型面的选择 843433.4模具与注塑机安装部分相关尺寸校核 963943.4.1．注射压力校核 9133203.4.2.锁模力校核 9259973.5开模行程与顶装置的校核 10136054成型零件的结构设计及计算 1054604.1.成型零件的结构设计 10219044.2成型零件工作尺寸的计算 11188034.3成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算 1128735浇注系统的设计 12317485.1主流道和定位环的设计 1371635.2.校核主流道的剪切速率 13263675.3分流道的设计 14162345.4冷料穴的设计 1569665.5浇口的选择 1525685 1641936脱模机构的设计 16243716.1脱模机构的组成及设计原则 16209526.2推出方式的确定 17186747温度调节系统的设计 18287527.1排气系统 184207.2温度调节系统的设计 18198497.3冷却系统的设计 19265377.3.1冷却介质的选择 19摘要塑料制品的使用在现代生活中使用很多，也深受大家的喜欢，从各个电子用品的外壳到生活中的一些用品都是人们必不可少的。由上可见，注塑模具行业覆盖了各个工业基础的制造与生活用品上了[2]。在工业制造上注塑成型使用很多，范围也很广。注塑成型就需要用到模具，模具也是在工业上起到了至关重要的作用。本次设计采用的就是热注塑。其主要原理简单来讲就是将已经调好的原材料倒入料斗中然后原料通过料斗被柱塞推入料筒中，料筒外部设有加热圈，通过加热圈的高温加热，将原料加热到熔融状态在继续由活塞杆和柱塞的作用施加压力，让熔融状态的原料通过喷嘴进入到模具中。本篇论文讲述的是注射成型的“吹风机外壳注塑设计”。通过分析各种材料的性能后选择阻燃ABS材料。通过对此次设计塑件的结构及工艺的分析确定了以单分型面注塑模的方式进行设计。使用一模两腔平衡布置，设立侧浇口，因塑件结构简单采取推杆推出机构，并设计冷却系统。关键词：单分型面注射模具；ABS;塑料模具。1前言1.1塑料的发展塑料就是以一种高分子合成树脂材料为主要构成组分,加入适当化学添加剂，如弹性增塑剂、稳定粘合剂、抗氧化剂、阻燃剂、着色剂等,经过热加工复合成型的高热塑性(又称柔韧性)成型材料,或经过固化之后交联复合形成的一种刚性成型材料。经过150年的发展,塑料就无处不在了。塑料的创新发展非常引人注目,以至于它改变了世界上几乎每个行业。塑料在一个又一个的产品和市场上挑战传统材料并获得了胜利。在航空领域,塑料零件使飞机的重量大大减轻,从而实现了长途飞行并减少了油耗。玻璃瓶用塑料代替,不仅可以减少受伤的风险,而且可以大幅度降低运输成本。在食品包装中,塑料使我们可以全年食用从世界各地装运的时令新鲜水果和蔬菜。在已知的情况下,人们普遍认为19世纪是钢铁的世纪,而21世纪将是塑料的世纪。在我们的整个社会日常生活中普遍都已经可以看到存在这种透明塑料给我们各种生活方式带来的便利,甚至于它可以直接渗透到我们整个日常生活的各个领域中,基本随处可见。是继承了中国古代木材、水泥、钢铁之后的第四大民用建筑材料,在我们的生活中地位比重也越来越大。塑料的诞生极大的改改善了人们生活，也极大的促进了现代社会工业的发展。人们在生活中越来越离不开塑料，但是塑料的发明一方面在改善着人们的生活，另一方面也为人们带来了极大的困扰。目前,中国人均塑料年消费量只有1-13kg,是发达国家的1/8和中等发达国家的1/5,按这比例来看,我国塑料行业的发展空间还是相对比较大的,再根据我国的塑料增长速度,随着我们不断的努力发展，相信未来中国能成为消费大国以及生产大国。虽然塑料行业具有很好的发展前景,但是在塑料给你提供便利的情况下也面领着一个严重的问题——环境污染。塑料的污染对人们造成的影响越来越大。塑料污染问题一直摆在我们面前,因此一些可降解塑料也开始出现在市场上,但其成本比较高导致可降解塑料市场尚不能完成取代不可降解塑料。因此，对于塑料产业的发展我们要理性的对待，既要合理地发展塑料产业，也要注意对废弃塑料的处理，这样才能可持续发展下去。1.2模具的发展模具在工业上有着很重要的地位，它在产品成型上应用十分广泛。我国目前正处在工业迅速发展的阶段，各个方面都要应用到模具，其重要性可想而知。这次设计注塑吹风机外壳就需要用到注塑模具，注塑模具在市场经济中占据着越来越重要的地位，在2010年的时候塑料模具在塑料市场经济中大约占据百分之四十的份额。随着社会的不断发展，产品的不断更新换代，模具也在日新月异中。但其地位仍然不可撼动，就今天而言，人们同样是越来越离不开塑料制品，从全球来看，中国的模具产业在近年来得到了很大的发展，但是在高端技术方面中国和其他的发达国家还是存在着不小的差距，因此近些年来中国一直在致力于发展相关的高端技术产业，在一直不停的进行改革和创新。要向着智能模具的方向前进，智能模具有着应用更加广泛，使用更加方便以及寿命更长等等这些特点，必定是未来的首选。相信我国的不断发展一定能赶上发达国家的脚步，成为模具上的工业强国。2塑料制件的工艺性分析及工艺结构设计2.1塑料制件工艺性分析本设计为吹风机外壳注塑，如图：本次设计为吹风机外壳，形状为桶形，其上有一手柄，结构较为简单。这里我们用到注塑成型的方法，设计推杆推出机构。注塑机种类很多，常见的有卧式，立式等等，这里我们选取的是卧式注塑机。其原理简单来讲就是将已经调好的原材料倒入料斗中然后原料通过料斗被柱塞推入料筒中，料筒外部设有加热圈，通过加热圈的高温加热，将原料加热到熔融状态在继续由活塞杆和柱塞的作用施加压力，让熔融状态的原料通过喷嘴进入到模具中。进入模具后填充满型腔后在进行冷却，最后由推杆机构推出。2.2原料的成型特征和工艺参数塑料产品原材料有很多中，不同材料的性质差别也很大，所以在选择时要考虑全面。这里本次的设计是吹风机外壳，所以要具备耐高温的特性，在使用过程中也要考虑到力学性质要求，所以要具备一定的韧性并且不易折断。因为吹风机是我们生活中的常见用品，所以还要有一定的环保性，并且吹风机是电器，所以他也要具备与电接触的防火性。综合考虑选择材料为阻燃ABS。2.2.1ABS塑料主要的性能指标：2.2.2ABS的注射成型工艺参数:3注塑设备及模架的选择3.1估算塑胶部件体积每副模具都有与其相适应的注塑机，因此模具的设计与所选用的注塑机联系密切。注塑所需原料质量计算公式：M=ρV1V1体积Ρ密度，这里取1.05g/cm3。粗略计算得体积V1=66..6cm3m塑=ρV1=66.6×1.05g=70.1g（2）一次所注入模具内的原料熔体总体积为：V=2V1+0.2V1=66.6×2+0.2×66.6≈146.6cm3由计算可知注入的总质量V=146.6cm3，根据经验公式可得出V公=V/0.8≈185cm3，所以我们这里初步取公称注射量为250cm3，故而暂选注射剂型号为HTF300X螺旋式注射剂，其主要的技术参数如下表所示：3.2模架的确定由这次设计的模具排版布局确定其中心距和型腔镶块尺寸大约为100mm，以及从其他各个方面可以结合公式以及查表得出模架序列号为CI-6060-A125-B110-C150模架结构为A4型式。3.2.1、确定模板的尺寸（1）A板；A板属于定模型腔板，本次设计为吹风机外壳，其高度为8.5mm，又因为要在模板上开设冷却水道，所以要留出足够多的距离，故而A板取125mm。（2）B板；B板的作用也是相当重要的

，属于是核心板，按标准取厚度

110mm。（3）、C板；C板也就是垫块，其厚度一般是等于推出的行程加上推板的厚度再加上推板固定板的厚度余外多二至五毫米，这里我们经计算，取标准快150mm。经一系列的计算，确定出了模板的尺寸，也内得出模架的尺寸，板面取600mm×600mm，其结构为A4型的标准模架。外形的尺寸分别是长600mm，宽600mm，高195mm。3.2.2、模架的尺寸校核根据所选注射机来校核模具设计的尺寸模具平面尺寸为600mm

×

600mm

<

800mm

×

800mm(拉杆间距)，经检查合格。（2)模具高度尺寸为456

mm<；456

mm

350

mm<；1200

mm(模具最大厚度和最小厚度)，检查合格。3）、模具的开模行程S=H1+H2+(5-10)=600＜1300开模行程），校核结果合格。3.3分型面的选择分型面的位置要有利于模具加工，排气、脱模及成型操作，塑料制件的表面质量等。所以我在设计此次模具分型面时要遵循以下几个要求:（1）制品的品质:所生产出的产品需达到预定的要求。所以这种分型的表面最好是择选在塑料制品内部光亮平滑的外转角表面或制品带微微圆弧的适度转角处。（2）制品的活动脱模:整个制件全部留在了活动模边,易于脱模,还可以提高生产效率,确保产品合格率。(3)简化模具的内部结构:模具分型等方面的不可选择性也会直接导致我们制作模具工艺的复杂度和难度,所以说只要模具选择合理,即可有效简化制作模具内部结构。图3.2型腔分型面3.4注射压力校核这次设计选的材料是ABS，其一般注射压力取80~150MPa，所以我们选取P1=90MPa.所选型号注塑机的公称注射压力P公=300MPa这里取安全系数K=1.25计算，得P1K=90×1.25=112.5<P公故而，所选注射机的压力满足要求。3.5开模行程与顶装置的校核该模具结构有侧向抽芯开模动作，因此注塑机的开模行程需要符合下式；S机－Hc＞H1+H2+（5～10）mm（6.2）式中；S机—注塑机板间的最大间距，（mm） Hc—完成侧抽芯距离所走开模行程，（mm） H1—开模所需顶出距离，（mm） H2—制品高度，（mm）而当，Hc≤H1+H2可以按S机－（H模H最小）＞H1+H2+（5～10）mm进行计算式中， HM—成型模板的高度，（mm）解得；S机－（H模H最小）=300-（270-170）＞60+116+（5～10）mm=181～186mm，故满足此次设计的要求。4零件的结构设计及计算4.1.零件的结构设计型腔的结构设计型腔是成型制品的外表面的成型零件。根据对塑件的结构分析，本设计中采用镶块式型腔，如下图：4.2成型零件工作尺寸的计算4.3成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算、型腔侧壁厚度的计算本次设计模架尺寸为300mm×230mm，查阅资料得公式为：，其中本次设计塑料是ABS，所以这里我们取=0.024mm，故可求得=16.5mm。同理，型腔底部厚度=33.95mm。动模垫板厚度的计算根据本次设计的要求模架应选在600mm×600mm这个范围之内，应和数据要求所以这里我们取动模板厚度为110mm。5浇注系统的设计浇注系统对于制品的外观质量及其产品性能都有着直接的影响，选择一个合理的浇注系统也能大大的降低塑件的废品率。5.1主流道和定位装置的设计（1）主流道的设计：1）主流道的长度：根据经验一般来说小型模具的主流道长度L主应尽量小于60mm，所以本次设计刚好使用的是小型模具，故而主流道长度设计成60mm。2）模具的主流道较小端端面直径为：模具的主流道球面半径为：4）球面的配合高度：h=3mm。5）主流道大段直径：D=d+2L主tanα≈8mm，式中α=1.0°，D=6.6mm。详细尺寸如表5-1选取： 表5-1主流道部分尺寸符号名称尺寸取值d主流道小端直径喷嘴直径+（0.5—1）0.5SR主流道球面直径喷嘴半径+（1—2）2h球面配合高度3-53L主流道长度尽量6060D主流道大端直径6.65.2.校核主流道的剪切速率本次设计的前一部分我们得到了各个体积及主通道的当量半径，这里可以求得剪切速率。1）、计算主流道的体积流量Q=（V1+V2+nV3）/t=（1.468+0.553+2×9.15）/1.6mm3/s=12.7mm3/s。V1这里指主通道的体积V2这里指分流道的体积V3这里指塑料的体积2）、计算主流道剪切速率本次设计主流道的剪切速率因在5×10～5×10-s-1之间，这里我们计算得出剪切速率满足要切，故而设计符合条件。5.3模具的定位设计模具的定位至关重要，因为它决定着模具能否完好的合模，决定了能否生产出良好合格的产品。常见的定位方法有导柱，限位柱以及锁模块。这里我们选择限位柱作为定位设计。限位柱的结构如图5-2：图5-2限位柱5.3分流道设计1)、分流道分布形式为了制造产品的过程中，熔融体在流道中温度损失过多和压力减小严重，所以在本次设计时采用平衡分流通道。这样能够减小分流通道的体积和压力的平衡，利于产品的成型。、分流道长度本次设计较为简单，根据型腔的结构，分流道比较短，所以本次设计取单边流道长度为L在20mm至40mm之间3)、分流道的当量直径此副模具采用圆形的截面形状，对于壁厚小于3mm,根据公式可以求得质量M=ρV=9.15×1.05g=9.61g，属于质量小于200g的塑件，截面的直径可采用如下的的经验公式：4)、分流道截面形状为减小熔体的热量损失以及减小熔体流动的阻力，这里本次的设计选择在分型面上设计分型通道，截面为半圆形。、分流道截面尺寸本次设计分流道的底面圆角半径R=2.0mm，可以根据公式求得半圆的截面积为：6)、凝料的体积分流道的长度L=22×2×2mm=88mm根据公式求得的分流道截面积A为6.28mm2所以根据公式V=LA求得凝料的体积V=LA=88×6.28mm3=552.64mm3≈0.553cm3

7)、校核剪切速率根据都是计算分流道体积流量:q=(V1+V2)/t=(0.553+9.15+9.15)/1.6=11.78cm3/sV1分流道的体积。V2塑料的体积。注射时间，查阅资料可取1.6s。求得的体积流量介于分流道的剪切速率和分流道的最佳剪切速率之间。所以剪切速率合格。8)、表面粗糙度和脱模斜度根据经验本次设计对于分流道的表面粗糙度取Ra1.6μm。此外,脱模的斜度取0.5°。5.4冷料穴设计冷料穴的孔洞设计方法采用一个大型井穴将位于浇注系统的两个主流道间隙扩展并形成一个大型延伸式,按照所能接收到的大量冷料,防止此类型的冷料直接进入位于浇注冷料系统间隙中的主主流道和冷料成型腔,把这一延伸类型井穴用来设计容纳由于浇注系统间距所大而产生的一个井穴孔洞叫做大型冷料穴孔洞。本次冷料穴的孔洞设计中我们特别选择了一个洞口直径5厘米的大型冷材圆形洞穴和一个拉料针。5.5浇口的设计本次设计为吹风机外壳，属于外观件，所以要求表面光滑，不能有裂纹或变形等缺陷，这里我们设计以模两腔的设计进行注塑。这里采取测浇口，能够更好的调整剪切速率和关闭的时间。（1）、侧浇口的尺寸1）、侧浇口深度。侧浇口的深度可根据公式求得;查阅资料可以知道ABS的侧浇口厚度一般为0.8~1.2mm，本次设计我们取厚度为1mm。2）、侧浇口宽度。查阅资料由公式计算可得：式中，n—表示塑料的成型系数，取0.8；A—表示型腔的内表面积，根据公式这里我们求得A=3.14×56×8.5+3.14×28×28=3956.4cm2.、侧浇口长度。由资料可知，侧浇口的长度一般在0.5~0.75mm之间，本次设计选取L=0.6mm。（2）、剪切速率的校核1）、浇口当量半径。根据面积公式пR²=Bh，求得当量半径R=/2。2）、浇口的剪切速率查阅资料，可取注塑时间t=1.6s。根据公式可计算得浇口的体积流量为：根据公式求得浇口的剪切速率为：γ＝=0.75× 查阅资料可知该侧浇口的最佳剪切速率为5×～5×，所以，本次设计的浇口剪切速率符合要求。6脱模机构的设计6.1脱模机构简介脱模机构决定着塑件能否完好的从模具中脱出，所以在脱模机构的选取设计也至关重要。本次设计采用推杆推出机构脱模。6.2推出方式的确定本次设计塑件采用顶杆推出的方式。顶杆顶出结构如下图所示：一个零件采用11个顶杆平衡顶出6.2.1顶杆结构顶杆结构形式如下，可以选择标准件，如下图所示7冷却系统的设计7.1排气系统的重要性注塑模的排气是模具设计中的一个重要问题，特别是在快速注塑成型中对注塑模的排气要求就更加严格。一般塑料在型腔中加热熔化时都会产生一些气体。注塑模中气体的来源浇注系统和模具型腔中存有的空气。

有些原料含有未被干燥排除的水分，它们在高温下气化成水蒸气。

由于注塑时温度过高，某些性质不稳定的塑料发生分解所产生的气体。塑料原料中的某些添加剂挥发或相互发生化学反应所生成的气体。排气不良的危害

注塑模的排气不良，将会给塑件的质量等诸多方面带来一系列的危害。主要表现如下。在注塑过程中，熔体将取代型腔中的气体，如果气体排出不及时，将会造成熔体充填困难，造成注射量不足而不能充满型腔。

排除不畅的气体会在型腔内形成高压，并在一定的压缩程度下渗人塑料内部，造成气孔、组织疏松、空洞、银纹等质量缺陷。由于气体被高度压缩，使得型腔内温度急剧上升，进而引起周围熔体分解、烧灼、使塑件出现局部碳化和烧焦现象。它主要出现在两股熔体的合流处，

死角及浇口凸缘处。气体的排除不畅，使得进入各型腔的熔体速度不同，因此，易形成流动痕和熔合痕，并使塑件的力学性能降低。

5)由于型腔中气体的阻碍，会降低充模速度，影响成型周期，降低生产效率。本次设计采用是ABS在加热时就会产生较多的臭氧气体。所以我们在设计中要设计排气系统将产生的臭氧气体排除，否则就很可能对塑件产生影响，常见的会在材料塑件上下部发现一些形成较大气泡、连接处裂缝、外壳缝等轮廓未完全明确及不能充填的气体缺料。另一方面由于一些气体经过受压运动后会直接产生相对的或反向的运动压力从而直接使得压力减少了塑件充模的运动速度,还有些情况可能还会导致充模塑件内部发生完全碳化或者发生烧焦。注射模具成型时的注射排气处理方法主要我们可以大致分为采用如下四种排气方法,即进行注射排气:1利用动模和定模相互配合的注射间隙方法进行注射排气；2开设排气槽进行排气；3顶针排气；4强制性排气；本次的设计运用配合间隙排气。这里设计间隙值为0.03~0.05mm.适用于我们设计的中小型简单模具。7.2温度调节系统温度是影响塑件成型的一个重要因素，一般来说注塑模都有温度调节系统，要么升高温度，要么降低温度。温度条件的重要原因一般有以下几点：(1)模具的内部温度直接的决定着塑件的成型过程中塑料充模、定型、成形的品质质量。(2)由于成型模具的工作温度太高,成型后的模具收缩较大。脱模后的各种塑件材料发生了热裂变形变的几率相对较高,而且也容易直接引起塑件溢料及脱胶黏模。(3)模具内部的温度如果太低，那么熔融体的流动性就会减弱，则可能会使塑件在成型后表面产生纹路是外观轮廓不清晰表面不光滑。(4)当模具的温度调节不够均匀，也会使塑件降温收缩时变化不均匀，从而可能会影响塑件的尺寸精度，从而影响塑件的形状及合格要求。综上所述,模具上都可能需要直接配备一个模具温度自动控制调节器系统来进行实现,才可以能够直接达到理想的温度控制模具温度。通常一般来说对于气体温度的自动调控控制系统主要有两种,即温度冷却器和温度加热器。由于这些加热塑件中主要采用的是abs,其导热黏度低、流动性也比较好,对于在模具中加热温度的自动控制性能要求并不是很高,因此只要按需要重新设计一个加热冷却系统元件即可,加热冷却系统也不必再重新设计。对于模具冷却系统的数值计算非常困难,在此仅对其数值进行简单的数值计算,在一个秒为单位的冷却时间内,当模具熔体完全凝固时所能够释放出来的熔体热量,其平均值一般应该大约相当于被新的冷却水完全吸入时所释放带来的熔体热量,模具的冷却温度一般可以将其设定为40℃。7.3冷却系统的设计7.3.1冷却介质的选择本次设计的温度调节是冷却，所以需要选择冷却介质。一般的冷却介质有冷却水、冷却油、压缩空气以及钹铜等。本次设计选择使用水冷却。本次设计的塑料ABS性能较为良好，所以水冷却更具优势。设计水冷却就需要在模具型腔的内部或者其周围开设水道。一般来说，在条件允许的情况下，开设冷却水道应当使其水道数量尽量的多，冷却水道的孔径