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吊扇开关盒ABS模具设计说明书

毕业设计（论文）

课题名称：

吊扇开关盒ABS模具设计

系别：

专业：

模具设计与制造

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

2年月日

前言4

一、概述5

1.1塑料工业简介5

1.2我国塑料模现状6

1.3塑料模发展趋势7

二、塑件材料的选择8

2.1一般塑料的组成8

2.2吊扇开关盒ABS材料的选择8

2.3聚氯乙烯的性能9

三、塑件结构、尺寸及精度10

3.1尺寸精度10

3.2脱模斜度10

3.3　壁厚10

3.4表面粗糙度10

四、注射机的选择及校核12

4.1　锁模力的校核13

4.2注射压力的校核13

4.3其它尺寸校核14

五、成型总体方案14

5.1塑件性能分析14

5.2注射模结构设计15

六、成型部份设计15

6.1型腔数的确定16

6.2分型面的设计16

6.3一般凹模机构设计16

6.4一般凸模结构设计17

6.5型腔壁厚计算17

6.6成型工作尺寸计算及脱模斜度的计算17

6.7　成型表面要求19

6.8　成型材料及材性要求19

七、浇注系统设计19

7.1主流道设计19

7.2分流道设计20

7．3浇口设计21

7.4　冷料穴和拉料杆设计22

八、推出机构设置23

8.1推出机构的结构组成23

8.2　推杆推出机构23

8.3　推出机构中附属零部件23

九、合模导向机构设计25

9.1　导向机构的作用25

9.2导柱导向机构25

十、模具温度调节系统计26

10.1　冷却装置设计要点。

26

10.2　冷却水道的形式27

10.3冷却管传热面积计算式为27

总结29

参考文献29

前言

科学技术的飞速发展，使各种产品的更新速度不断加快特别是消费类电子产品。

新产品更新速度之快更是难以想象。

像手机除功外，漂亮的外观更是吸引众多消费者眼球的原因之一。

更是追求时尚年青人所追求的目标。

本次设计采用传统计算+软件设计相结的方法。

设计开始采用传统方法对有关参数进行计算同时结构实际情况初步选择注射机、模架。

选出合适的浇口位置和分型面。

利用CAD设计出型芯、型腔、道流及重要的模具零件。

用PRO/E外挂软件EMX调用模架、顶杆及螺钉等零件

随着生活水平的不断提高，人们对消费品的要求也越来越高。

吊扇开关盒ABS是我们生活中所用吊扇不可缺少的一部分，它作为一种小商品，在市场上的需求空间非常大。

因此人们对吊扇开关盒ABS的要求也越来越高。

它的质量以及表面粗糙度是我们不容忽视的一个主要方面。

我这次设计的吊扇开关盒ABS模具采用一次成性，用推杆推出制件，从而保证吊扇开关盒ABS的整体性。

一、概述

1.1塑料工业简介

塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一。

自从聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展以及高分子合成技术、材料改进技术的进步、愈来愈多的具有优异性能的高分子材料不断涌现，从而促进塑料工业的发展。

模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工艺装备或工具，它属于型腔模的范畴。

通常情况下，塑件质量的优劣及生产效率的高低，其模具的因素占80%。

然而模具的质量的好坏又直接与模具的设计与制造有很大关系。

随着国民经济领域的各个部门对塑件的品种和产量需求越来越大、产品更新换代周期越来越短、用户对塑件的质量要求也越高，因而模具制造与设计的周期和质量要求也相应提高，同时也正是这样促进了塑料模具设计于制造技术不断向前发展。

就目前的形式看，可以说，模具技术，特别是设计与制造大型、精密、长寿命的模具技术，便成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志。

按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金属压铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。

因人们日常生活所用的制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成品，就中国就有比较远大的市场，所以模具制造业已成为一个大行业。

在高分子材料加工领域中,用于塑料制品成形的模具,称为塑料成形模具,简称塑料模。

塑料模具的设计是模具制造中的关键工作。

通过合理设计制造出来的模具不仅能顺利地成型高质量的塑件，还能简化模具的加工过程和实施塑件的高效率生产，从而达到降低生产成本和提高附加价值的目的，塑料模的优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题。

塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活等方面获得广泛应用。

为了生产这些塑料制品必须设计相应的塑料模具。

在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模具设计对制品质量与产量，就决定性的影响。

首先，模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品（或型材）尺寸精度形状精度以及塑件的物理性能、内应力大小、表观质量与内在质量等，起着十分重要的影响。

其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度，具有重要的影响。

再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模外，一般来说制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此。

现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成型技术的“三大支柱”。

尤其是加工工艺要求、塑件使用要求、塑件外观要求，起着无可替代的作用。

高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的效能。

此外，塑件生产与更新均以模具制造和更新为前提。

塑料模是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。

当塑料制品及其成形设备被确定后，由此可知，推动模具技术的进步应是不容缓的策略。

尤其大型塑料模的设计与制造水平，常标志一个国家工业化的发展程度。

1.2我国塑料模现状

塑料模是现代塑料工业生产中的重要工艺装备，塑料模工业是国民经济的基础工业。

用塑料模生产成型零件的主要优点是制造简、材料利用率高、生产率高、产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。

在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。

在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的1/3~1/5，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。

随着我国改革开放步伐的进一步加快，我国正逐步成为全球制造业的基地，特别是加入WTO后，作为制造业基础的模具行业近年来得到了迅速发展。

塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模的确开发和应用。

在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。

模具标准化程度不高，系列化]商品化尚待规模化；CAD、CAE、FlowCool软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。

因此，我国要从一个制造业大国发展成为一个制造业强国，必须要振兴和发展我国的模具工业，努力提高模具工业的整体技术水平，提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力。

1.3塑料模发展趋势

塑料作为现代四大工业基础材料之一，越来越广泛地在各行各业应用。

其中注塑成型在塑料的各种成型工艺中所占的比例也越来越大。

随着社会的经济技术不段向前发展，对注塑成型的制品质量和精度要求都有不同程度的提高。

塑料制品的造型和精度直接与模具设计和制造有关系，对注塑制品的要求就是对模具的要求。

由于计算技术和数控加工迅速发展，使得CAD/CAM逐渐取代了过去塑料模的设计与制造技术，使传统的设计制造方法及组织生产的模式发生了深刻变化。

塑料模CAD/CAM的发展不仅可以提高塑料模质量，减少塑料模的设计与制造工时，缩短塑料模生产周期，加快塑件生产和产品的更新换代，而且更主要的是能满足当前用户对塑料模行业提出的“质量高、交货快、价格低”的要求。

塑料模以后的发展主要有以下几方面：

1、注射模CAD实用化；

2、挤塑模CAD的开发；

3、压模CAD的开发；

4、塑料专用钢材系列化。

二、塑件材料的选择

2.1一般塑料的组成

塑料是指以有机合成树脂为主要组成的材料，合成树脂中加入添加剂后可获得改性品种。

塑料的组成如下：

（1）合成树脂

（2）填料或增强材料

（3）固化剂

（4）增塑剂

（5）稳定剂

（6）润滑剂

（7）着色剂

（8）阻燃剂

2.2吊扇开关盒ABS材料的选择

塑料制件的设计主要根据使用要求进行，由于塑料有着特殊的物理性能，在设计塑件时必须考虑以下几方面的因素：

（1）塑料的物理性能，如强度，刚度，韧性，弹性，吸水性以及对应力敏感性

（2）塑料的成型工艺性，如流动性，填充性。

（3）塑件形状应有利于充模流动，排气，补缩等。

（4）塑件成型后收缩情况及收缩率的大小。

（5）模具的总体结构，特别是抽芯与脱出塑件的复杂程度。

（6）模具零件的形状及其制造工艺。

该塑件材料选用PVC（聚氯乙烯）。

PVC有良好的耐化学腐蚀及表面硬度，有良好的加工性和染色性能。

2.3聚氯乙烯的性能

聚氯乙烯（PVC）是一种耐寒而不耐热的材料。

（1）聚氯乙烯的使用性能

聚氯乙烯其主要特性如下：

ａ、有较好的抗拉、抗弯抗压和冲击性能

ｂ、质轻

ｃ、在低温下仍保持其机械性能

（2）聚氯乙烯的成型性能

聚氯乙烯在成型温度下容易分解放出氯化氢。

因此，在成型时，必须加入稳定剂和润滑剂，并严格控制温度及熔料的滞留时间。

不能用一般的柱塞式注射机成型成型机成型聚氯乙烯塑料，因为聚氯乙烯耐热性和导热性不好，而用柱塞式注射机需将料筒内的物料温度加到166~193℃，这会引起聚氯乙烯分解。

所以，应采用带预塑化装置的螺杆式注射机注射成型，模具浇注系统也应粗短，进料口截面、宜大，模具应有冷却装置。

（3）聚氯乙烯的主要技术指标

密度：

1.35~1.6g/cm3

拉伸强度：

40~60Mpa

弯曲强度：

80~110Mpa

硬度：

80~100HRB

收缩率：

0.001-0.005cm/cm

断裂伸长率：

40~80%

（4）聚氯乙烯的成型工艺参数

注射机类型：

螺杆式

螺杆转速：

20~30r/min

喷嘴形式：

直通式

喷嘴温度：

150~170℃

料筒温度：

170~190℃前段

165~180℃中段

160~170℃后段

模具温度：

30~60℃

注射压力：

80~130Mpa

保压力：

40~60Mpa

注射时间：

2~5s

保压时间：

15~40s

冷却时间：

15~40s

成型周期：

40~90s

3、塑件结构、尺寸及精度

四、注射机的选择及校核

4.1　锁模力的校核

4.2注射压力的校核

注射机的最大注射压力为102MPa,大于成形制品所需的100MPa注射压力。

4.4模具在注射机上的安装尺寸

模具的长、宽尺寸与注射机模板尺寸和拉杆间距相适应，模具主浇道中心线与料筒，喷嘴的中心线相一致，模具上的定位环与模板上的定位孔之间采用动配合，喷嘴头的凹球面半径Rp喷嘴孔径dn与主浇道衬套的孔径dp之间保持如下关系：

Rp=Rn（1+0.2）8-6（6）

dp=dn+0.5

所以可得：

Rp=12×（1+0.2）=14.4mm

dp=5+0.5=5.5

4.3其它尺寸校核

模具厚度

（1）模具闭合厚度必须满足：

Hmin≤Hm≤Hmax

由于200<280<300

所以模具闭合厚度满足要求

（2）开模行程

对双分型面注射模的开模行程，为取出浇道冷料，开模行程必须增加定模板与型腔板的分离距离。

即：

L≥H1+H2+（5~10）+a

H1=13mm

H2=30mm

a=26.21mm

所以H1+H2+（5~10）+a=79.21mm

L=280mm>79.21mm

五、成型总体方案

5.1塑件性能分析

　制品外形较为简单，为了使模具结构简单，将分型面开设在塑件外形轮廓最大的地方，为不影响其外表，应该选用浇口痕迹小的针点式浇口。

5.2注射模结构设计

（1）注射模浇注系统设计

浇注系统的正确选择是保证塑件外表美观的重要因素，采用一个点浇口，浇口痕迹小，同时，浇口可自动拉断，有利于自动化，点浇口必须设置在盒底起到美观的作用在注射过程中，在点浇口处塑料剪切速率高，使塑料的温度升高，塑料的熔接痕迹小。

（2）注射模型腔的设计

对于塑料模的型腔设计常用的有两种方式：

一种是整体式型腔，另一种是组合式型腔。

整体式型腔结构简单，牢固不易变形，由于塑件外形较简单，故采用整体式型腔可降低成本。

（3）模具的型芯设计

采用整体式的型芯。

如图：

（4）模具侧抽芯的设计

由于制品比较简单顶杆，所以能直接利用推杆将制件推出。

六、成型部份设计

塑料制件在模具中的位置直接影响到模具结构设计。

型腔的数目及排列方式、分型面的位置确定等决定了塑料制件在模具中的成型位置。

单型腔模具特点：

结构简单，制造成本低，周期短，塑件精度高，工艺参数易于控制，但塑料成型的生产率低，塑件成本高，适用于塑件较大，精度要求高或者小批量生产及试生产。

模具型腔的数量是根据注射机的最大注射量，锁模力以及产品的精度要求，生产经济性来确定的。

6.1型腔数的确定：

根据所用注射机的最大注射量确定型腔数：

n＝　（k利G公－G废）/G件

n－型腔数

k利－注射机公称注射量的利用系数

G废－浇注系统及飞边等的塑料质量

G件－一个型腔中塑料质量

n=（0.65×320－27）/394.7

=2.45

由于n<3，故取n=2

6.2分型面的设计

　分型面的设计原则：

（1）分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处，才能使塑件从模具中顺利地脱模

（2）分型面的选择应有利于塑件的脱模

（3）分型面的选择要保证塑件的精度要求，光滑的表面不应设计成分型面以避免影响外面质量，要求同轴度的部份要放到分型面的同一侧，以保证同轴度要求

（4）分型面作为主要排气渠道，应将分型面设计在熔融塑料的流动走未端，有利于型腔内气体排出

6.3一般凹模机构设计

由于型腔的形状简单，采用整体式凹模。

整体式凹模分类：

（1）完全整体式凹模：

它由整块金属材料直接加工而成。

这种形式的凹模结构简单，牢固可靠，不易变形，成型的塑件质量较好，但塑件形状复杂时，采用一般机械加工方法制造型腔比较困难。

因此，它运用于形状简单的塑件。

（2）整体嵌入式凹模：

它将完全整体式凹模变成整体式凹模块直接嵌入到固定板中，或先嵌入到模框，模框再嵌入到固定板中的形式。

6.4一般凸模结构设计

可分整体式凸模和组合式凸模

虽然塑件的内形比较简单，故采用整体式凸模，可简化加工工艺。

这种凸模的特点是结构牢固，但不便于加工，主要用于工艺试验或小型模具上的形状简单的型芯。

6.5型腔壁厚计算

常用的方法有按强度条件计算和按刚度条件计算两类，型腔强度不足则发生强度破坏，刚度不足则发生过大的强性变形，从而产生溢料和影响塑件尺寸及成型精度，可见模具对强度和刚度都有要求。

由于制品的尺寸较大，刚度不足是主要问题，故采用刚度计算，要考虑以下几个方面：

（1）要防止溢料；

（2）应保证塑件精度；（3）要利于脱模。

壁厚计算：

由表4-1-7（3）型腔底壁厚度

的经验公式得

=（0.11~0.12）b

=0.12×100

=12mm

型腔侧壁厚度

的经验公式得

=0.20×l+17

=0.20×166+17

=36.6mm

6.6成型工作尺寸计算及脱模斜度的计算

（1）型腔内形尺寸的计算

Ls

Lm

29+0.480

76+0.760

830-0.88

920-0.88

44+0.560

50+0.560

60+0.640

1000-0.88

R800-0.76

（Lm）0-0.16=[（1+0.01）×29+0.75×0.48]=29.650-0.16

（Lm）0-0.25=[（1+0.01）×76+0.75×0.76]=77.330-0.25

（Lm）+0.250=[（1+0.01）×83+0.75×0.88]=84.49+0.250

（Lm）+0.250=[（1+0.01）×92+0.75×0.88]=93.58+0.250

（Lm）0-0.18=[（1+0.01）×44+0.75×0.56]=45.10-0.18

（Lm）0-0.18=[（1+0.01）×50+0.75×0.56]=50.920-0.56

（Lm）0-0.21=[（1+0.01）×60+0.75×0.64]=61.080-0.21

（Lm）+0.250=[（1+0.01）×100+0.75×0.88]=101.66+0.250

（Lm）+0.250=[（1+0.01）×80+0.75×0.76]=R81.37+0.250

（2）型芯外形尺寸

Ls

Lm

166+1.360

320-0.52

57+0.640

1000-0.88

R930-0.88

R670-0.76

（Lm）0-0.45=[（1+0.01）×166+0.75×1.36=168.680-0.45

（Lm）+0.170=[（1+0.01）×32+0.75×0.52]=32.17+0.170

（Lm）0-0.25=[（1+0.01）×57+0.75×0.64]=58.050-0.25

（Lm）+0.250=[（1+0.01）×100+0.75×0.88]=101.66+0.250

（Lm）+0.250=[（1+0.01）×93+0.75×0.88]=R94.59+0.250

（Lm）+0.250=[（1+0.01）×67+0.75×0.76]=R68.24+0.250

（3）型芯高度尺寸

Ls

Lm

13+0.360

8+0.320

60-0.28

91+0.880

（Lm）0-0.12=[（1+0.01）×13+0.75×0.36=13.40-0.12

（Lm）0-0.1=[（1+0.01）×8+0.75×0.32]=8.320-0.1

（Lm）+0.090=[（1+0.01）×6+0.75×0.28]=8.32+0.090

（Lm）+0.30=[（1+0.01）×91+0.75×0.88=92.570-0.3

（4）中心距

Ls

Lm

20±0.44

（Cm）±0.22=（1+0.01）×20±0.22=21.01±0.22

6.7　成型表面要求

由于塑件的表面要求不高所以成型表面的表面粗糙度可取Ra1.6~0.4

6.8　成型材料及材性要求

成型零件所用材料要求其有一定的抛光性能，强度、韧性和一定的硬度和耐磨性，耐热性，耐腐蚀性，使用寿命等。

综合考虑，采用45钢可满足模具的要求。

硬度为≥55HRC。

七、浇注系统设计

7.1主流道设计

主流道轴线一般位于模具中心线上，与注射机喷嘴轴线重合，型腔也以此轴线为中心对称布置，在卧式和立式注射机注射模中，主流道轴线垂直于分型面，主流道　断面形状为圆形。

设计要点：

（1）为便于凝料从直流道中拔出，主流道设计成贺锥形，其锥角α＝9。

对流动性差的塑料取α＝3。

~6。

，内壁表面粗糙度Ra小于0.63~1.25

，主流道进口端直径应根据注射机喷嘴孔径确定，喷嘴轴线和注流道轴线对中，为补偿对中误差并解决凝料的脱模问题，主流道进口端直径应比喷嘴大0.5~1mm，主流道进口端与喷嘴头部接触为弧面接触定位，如图，主流道进口端凹下的球面半径，比喷嘴球面半径大1~2mm,凹下深度约3~5mm。

取锥角α＝9。

，内壁表面粗糙度为Ra=1.25

由表4－6

（2）查得：

主流道进口端直径D1＝6mm，主流道出口端直径D2=9mm,

由表4－2

（2）查得：

喷嘴球径为　SR12mm

喷嘴孔径为　Φ5mm

由此可得主流道进口端凹下的球面半径R2=12＋1＝13mm

凹下深度为4mm

主流道与分流道结合处采用圆角过渡，其半径R为1~3mm以减小

料流转向过渡时的阻力，取半径为2mm。

（3）在保证塑件成型良好的前提下，主流道的长度L尽量短，为了减小压力损失及废料，一般主流道貌岸然长度L不超过60mm,应视模板的厚度，水道的开设等腰三角形具体情况而定。

（4）设置主流道衬套

由于主浇道要与高温塑料和喷嘴反复接触和碰撞，容易损坏，所以不将主流道貌岸然直接开在模板上，而将它单独设在一个主流道貌岸然衬套中，可使易损坏的主流道单独选用优质钢材，延长模具使用寿命和损坏后便于更换和修磨，通常将淬火后的主流道的衬套嵌入模具中。

主流道衬套的形式如图所示。

使用时用固定在定模上的定位环压住衬套大端台阶，再用2~4个M6~M8的螺钉固定到模座板上，采用T8A类优质钢材，热处理后硬度为53~57HRC，衬套长度与定模板配合部份的厚度一致，但主流道出口处的端面不得突出贡献分型面，衬套与定模板间的配合采用H7/m6。

7.2分流道设计

（1）分流道的形状

分流道的形状尺寸主要取决于塑件的体积、壁厚、形状以及所加工塑料的种类，注射速度、分流道长度等。

过小会降低单位时间内输送的塑料量，并使填充时间延长，塑料出现缺料、波纹等缺陷。

过大，不仅积存空气增多，塑件容易产生气泡，而且增大塑料耗量、处长冷却时间。

由于聚氯乙稀的流动性好，故直径可取小些，初取7.5mm图为主流道分流道的截面图。

（2）流道的布置形式

根据型腔的布局，采用平衡式布置，其主要特点是：

从主流道到各个型腔的分流道，其长度断面形状及尺寸均相等，以达到各个型腔能同时均衡进料的目的。

入图：

7．3浇口设计

（1）浇口的断面设计

浇口的断面形状为圆形，浇口断面积与分流道面积之比为0.03~0.09浇口长度约为0.5~2mm，浇口的表面粗糙度不能高于Ra0.4，否则易产生磨擦阻力。

（2）浇口位置的选择

制件是一个大尺寸椭圆盒，考虑到美观把浇口设置在盒低部分。

（3）浇口的形式

采用点浇口，其特点是：

它是一种尺寸很小截面为圆形的直接浇口的特殊形式，开模时，浇口可以自动拉断，利于自动化操作，浇口去除后残留痕迹小。

但注射压力损失大。

收截大，塑件易变形，浇口尺寸太小时，料流易产生喷射，对塑件不利，其适用于成型熔体粘度随剪切速率提高而明显降低的塑料和粘度较低塑料，对成型流动性差及热敏性塑料，平薄易变形及形状复杂的塑件不利。

其结构如图所示：

7.4　冷料穴和拉料杆设计

冷料穴高在主流道的末端，且开在主浇道对面的动模板上，直径稍大于主浇道直径，便于冷料的进入，由于分流道较长，故将分流道的尽头沿料流方向稍作处长。

八、推出机构设置

8.1推出机构的结构组成

推出机构主要零件有：

复位杆、推杆固定板、推杆推板、推杆、支承钉、浇道推杆、导套、导柱等。

由于采用点浇口的形式故可不设浇道推杆

8.2　推杆推出机构

推杆推出机构是最简单，最常用的一种形式，推杆的截面形状圆形截面，加工，更换方便，脱模效果好。

（1）推杆的形状

由于其长度较大，采用的推杆，如图：

（2）推杆的尺寸及固定形式

由于推杆要有足够的强度承受推力，其直径一般为

2.5~

12mm，结构台肩与推杆直径约差4~6mm，推杆与推杆孔