风扇安装板的注射模具设计.docx

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风扇安装板的注射模具设计

XXXX大学

毕业设计说明书

学生姓名：

学号：

学院：

专业：

题目：

风扇安装板的注射模具设计

指导教师：

职称:

职称:

20**年12月5日

目录

前言1

摘要2

Abstract3

第一章设计任务书4

第二章塑件分析5

第一节塑料件的工艺性6

第二节结构分析7

第三章材料的成型特性与工艺参数7

第四章注射机的选择9

第五章、浇注系统和排溢系统的设计10

第一节、塑料制件在模具中的位置10

第二节浇注系统的设计11

第三节排溢系统的设计13

第六章成型零部件的设计与计算13

第一节成型零件的结构设计14

第二节成型零件工作尺寸的计算14

第七章模架的选取18

第八章脱模机构的设计19

第一节脱模力的计算19

第二节推出机构的设计19

第九章合模导向机构设计22

第十章温度调节系统的设计与计算23

第十一章注射机参数的校核25

第十二章设计小结28

致谢29

第十三章参考资料29

前言

毕业设计是在修完所有课程之后，我们走向社会之前一次综合性设计。

本次设计的课题是风扇安装板的注射模设计,是对以前所学课程的一个总结。

在此次设计中，主要用到所学的注射模设计，以及机械设计等方面的知识。

着重说明了一副注射模的一般流程，即注射成型的分析、注射机的选择及相关参数的校核、模具的结构设计、注射模具设计的有关计算、模具总体尺寸的确定与结构草图的绘制、模具结构总装图和零件工作图的绘制、全面审核投产制造等。

其中模具结构的设计既是重点又是难点，主要包括成型位置的及分型面的选择，模具型腔数的确定及型腔的排列和流道布局和浇口位置的选择，模具工作零件的结构设计，推出机构的设计，拉料杆的形式选择，排气方式设计等。

通过本次毕业设计，使我更加了解模具设计的含义，以及懂得如何查阅相关资料和怎样解决在实际工作中遇到的实际问题，这为我以后从事模具职业打下了良好的基础。

本次毕业设计得到了广大老师和同学的帮助，特别是杨华老师的悉心指导，在此一一表示感谢！

由于实践经验的缺乏，且水平有限，时间仓促。

设计过程中难免有错误和欠妥之处，恳请各位老师和同学批评指正。

摘要

介绍了风扇安装板的结构特点,详细阐述了,重点分析了风扇安装板凸模、凹模及它们的技术难点。

关键词：

风扇安装板、注射模、凸模、凹模

Abstract

Introducedfantoinstalltheknotholestructurecharacteristics,elaborateindetail,thepointanalyzedfantoinstallaconvexmold,cavemoldofplank,structureandtheirtechniquecrux.

Keywords:

Thefaninstallsplankinjectionmould

punchcavityplate

第一章设计任务书

此塑件为风扇安装板，采用ABS材料，中批量生产，塑件的外表面要求美观。

本次毕业设计的工作量较大，主要包括塑料制件的造型、模具结构的设计、模具结构总装图的绘制等，所以历时较长，要求完成以下任务：

1．根据风扇安装板的使用性能设计其外壳及尺寸；

2．设计风扇安装板的注射模，完成模具装配图一张，零件图一张，型芯、型腔的零件图各一张，非标准零件图n张。

3．翻译一篇与机械相关的英文资料；

4．编写设计说明书。

第二章塑件分析

本塑件为风扇安装板.主要形状大体上类似弧形的壳类零件,.零件形状如产品图所示,具体尺寸请看产品图纸。

其三维图如下图所示：

第一节塑料件的工艺性

1）尺寸精度

由于塑件的尺寸精度主要决定于塑料收缩率的波动，而本塑件的配合精度不高，所以塑件公差数值根据《模具设计与制造简明手册》中表2-17确定。

精度等级根据表2-18选择，由于所用材料为ABS所以确定其采用一般精度，为4级精度，无公差值者，按8级精度取值。

2）脱模斜度

由于塑件在冷却收缩时，会使它包紧在模具型芯或者型腔中的凸起部分。

因此为了便于从塑件中抽出型芯或者从型腔中脱出塑件，防止脱模时拉住塑件，而又因为本塑件是一个壳类零件，如不设适当的斜度将比较难脱模。

因此根据《模具设计与制造简明手册》中表2-19中查得：

型腔的脱模斜度选40ˊ～1°20ˊ；型芯选35ˊ～1°。

所以选取1o。

3）表面粗糙度

由于塑件的外观要求不高，所以表面粗糙度也不用很高的要求,一般模具的表面粗糙度要比塑件的要求高1～2级.所以塑件的表面粗糙度在

0.8～0.2之间。

选取0.8。

4）形状

塑件在满足功能的要求下，其内外表面应尽可能保证有利于成型和降低成本以及简化模具的复杂度。

由于此塑件有一表面在使用过程中看不到，分析塑件的结构，可以把浇口设在外表面上。

5）壁厚

塑件的壁厚对塑件的质量有很大的影响，壁厚过小成型时流动阻力大，大型塑件就难以充满型腔。

塑件壁厚的最小尺寸应满足一下几方面要求：

具有足够的强度和刚度；脱模时能够受推出机构的推出力而不变形；能够受装配时的紧固力。

查热塑性塑件最小壁厚及推荐壁厚可知，所以本塑件壁厚选1.5～2.5mm。

第二节结构分析

根据塑件的分析，所选的材料为ABS。

塑件成型性较好，它的流动性好，收缩率小，加上塑件的表面质量、尺寸问题，故适合采用扇形浇口；

由于模具的结构简单，考虑注射机的各项规格及工作性能、制品的精度要求、模具制造费用、生产效率等，采用一模四腔模具。

第三章材料的成型特性与工艺参数

本塑件材料为丙烯腈－丁二烯－苯乙烯，俗称为ABS。

英文名称为Acrylonitrile-butadiene-styrene。

1）基本特性　

ABS无毒、无味，呈微黄色，成形的塑料件有较好的光泽。

密度为1.02～1.05g/cm3，ABS（抗冲）收缩率为0.4～0.7%，ABS（耐热）收缩率为0.4～0.7%。

ABS具有及好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速降解。

有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。

水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎无影响，在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。

ABS塑料表面受冰酸醋、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。

ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工。

经过调色可配成任何颜色。

其缺点是赖热性不高，连续工作温度为70°C左右，热变形温度约为93°C左右。

耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。

2）主要用途　

ABS在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机壳、仪表壳、仪表盘、水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等。

汽车工业上用ABS制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节管、加热器等，还有用ABS夹层板制小轿车车身。

ABS还可以用来制作水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装器、农药喷雾器及家具等。

3）成型特点　

ABS在升温是粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计时应尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。

要求塑件精度高时，模具温度可控制在50～60°C，要求塑件光泽和耐热时，应控制在60～80°C。

4）ABS注射参数　

注射类型：

螺杆式

螺杆转速：

30～60r/min

喷嘴类型：

形式　直通式；温度　180～190°C

料筒温度：

前段　200～210°C；中段　210～230°C；后段　180～200°C　

模具温度：

50～70°C

注射压力：

70～90MPa

保压力　：

50～70MPa

注射时间：

3～5S

保压时间：

15～30S

冷却时间：

15～30S

成型时间：

40～70S　

第四章注射机的选择

为了保证注射质量和充分发挥设备的能力,应根据注射模一次成型的塑料体积和质量来初步确定注射机的类型。

根据理论和在实际生产中的经验得出塑件和浇注道之间材料的总和应该在注射机理论注射量的50%～80%之间。

由此得（初步估算浇注系统的质量为2g）：

由此查表可初选注射机型号为XS-Z-30的注射机，其主要技术参数如下：

表1

结构形式

卧

锁模力/KN

250

理论注射量/cm3

30

最大成型面积/cm2

90

螺杆直径/㎜

28

最大模具厚度/㎜

180

注射压力/mPa

119

最小模具厚度/㎜

60

型腔数量的确定

此处删减NNNNNNNNNNNNNNNN字

需要整套设计请联系q：

99872184。

（3）14尺寸的计算：

查教材P68表3.9该尺寸的公差为Δ=0.18

利用公式

（4）35尺寸的计算：

查教材P68表3.9该尺寸的公差为Δ=0.26

利用公式

（5）R2尺寸的计算：

查教材P68表3.9该尺寸的公差为Δ=0.12

利用公式

（6）13.5尺寸的计算：

查教材P68表3.9该尺寸的公差为Δ=0.18

利用公式

（7）8尺寸的计算：

查教材P68表3.9该尺寸的公差为Δ=0.24。

利用公式

（8）6.00尺寸的计算：

查教材P68表3.9该尺寸的公差为Δ=0.14

利用公式

其它的见型腔图的标注

1、型芯径向尺寸

由平均收缩率法公式：

（1）18.5尺寸的计算：

查教材P68表3.9该尺寸的公差为Δ=0.20

利用公式

（2）5.4尺寸的计算：

查教材P68表3.9该尺寸的公差为Δ=0.14

利用公式

（3）4.3尺寸的计算：

查教材P68表3.9该尺寸的公差为Δ=0.14

利用公式

（4）2.5尺寸的计算：

查教材P68表3.9该尺寸的公差为Δ=0.12

利用公式

其它的见型芯图的标注

2.4模具型腔侧壁和底板厚度的计算

（1）、型腔侧壁厚度d确定

侧壁厚度由于型腔是采用组合式，并且是矩形型腔。

由《参1》表5-17查得：

h=43mm

（2）、厚度的计算

整体式矩形型腔的底板，如果后部没有支承板，直接支承在模脚上，中间是悬空的，底板可以看成是周边固定的受均匀载荷的矩形板，由于溶体的压力，板中心将产生最大的变形量，按刚度条件，型腔底板厚度为：

式中

——由型腔边长比

决定的系数，查《塑料成型工艺与模具设计》表5-15。

——型腔内溶体的压力（

）；

——型腔边长（

）；

——钢的弹性模量，取

；

——允许变形量

；

查表得

=0.0267（由于l/b=1.8125）p=80MPa，b=80mm。

=0.05

所以

20.4mm

由于考虑到这是近似计算，所以选取h=32mm。

第七章模架的选取

　　模架的选取应综合考虑型腔的大小与布置、凸凹模结构形式、推出机构、合模导向机构等方面。

尽量选取标准模架，根据成型零件的计算和，还有注射机的参数，模架大小为

选择如下模架：

第八章脱模机构的设计

塑件在从模具上取下以前,还有一个从模具的成型零件上脱出的过程,使塑件从成型零件上脱出的机构称为推出机构。

它包括以下几个部分，脱模力的计算、推出机构、复位机构等的机构形式、安装定位、尺寸配合以及某些机构所需的强度、刚度或稳性校核。

在设计此机构时，应遵守以下几个原则：

1推出机构应尽量设置在动模一侧

2保证塑件不因推出而变形损坏

3机构简单动作可靠

4良好的塑件外壳

5合模时的正确定位

第一节脱模力的计算

注射成型后，塑件在模具内冷却定型，由于体积的收缩，对型芯产生包紧力，塑件要从模腔中脱出，就必须克服因包紧力而产生的摩擦阻力。

一般而论，塑料制件刚开始脱模时，所需克服的阻力最大，所以选择此时作为临界条件。

第二节推出机构的设计

推出机构一般包括推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构、活动镶块及凹模推出机构、多元综合推出机构等。

考虑到本塑件的形状较大，而且深度的拉开幅度很大，而推管推出机构通常使用于有孔的圆形套类塑件，推件板推出机构易使塑件产生变形且易产生毛刺。

一、推出机构的选择：

选择推杆推出机构

推杆推出是一种最简单常用的推出形式。

推出元件制造简便，更换容易，滑动阻力小，推出效果好。

推杆设计要点如下：

1、推杆应设在塑件能承受较大力的部位，尽量使推出的塑件受力均匀，但不宜与型芯或镶件距离过近，以免影响凸凹模的强度

2、推杆直径年宜过细，要有足够的强度承受推力，一般取直径2.5-12mm，对直径在3mm以下的推杆宜用阶梯式，即推杆下部加粗。

3、推杆装配后不应有轴向颤动，其端面应高出型腔或镶件平面0.05-0.1mm

4、塑件浇口处尽量不设推杆,以防该处内应力大而碎裂

5、推杆的布置应避开冷却水道和侧抽芯,以免推杆与抽芯机构发生干扰.如果无法避开侧抽芯,则应设置先复位机构.

根据塑件的分析和推杆的设计要点,选择圆形推杆推出机构.

（1）圆形推杆直径的确定

根据压杆稳定公式，可得推杆直径公式为：

d=K（L²F/nE）

　式中　　　　d－推杆的最小直径mm；

k－安全系数，取k=1.5；

L－推杆的长度，mm；（L＝128　mm）

　　　　　　　　　　　F－脱模力，N　；

　　　　　　　　　　　n－推杆数目；（　　n＝12　）

　　　　　　　　　　　E－钢材的弹性模量，Mpa；

K=1.5E=2.06*100000MpaF=1.92*10000L=128

　　　　将已知代入式中可得

d=1.5*（128²*192*10000/12/206000）

=1.5*2=3mm

其尺寸形状如下:

技术要求:

1、材料T8A碳素工具钢

2、热处理要求HRC≧50

3、工作配合部分表面粗糙度Ra≤0.8µm

（2）、推杆应力的校核

由《塑料模具设计手册》公式5-58得

g=4Q/（n3.14d²）≤gs

g—推杆应力（N/cm²）

gs—推杆钢材的屈服极限强度N/cm

Q—脱模力（一般中碳钢gs=32000N/cm²合金结构钢gs=42000N/cm²）

Q=19200n=12d=3

∴g=4*19200/（12*3.14*0.5*0.5）=8152.866≤gs

∴推杆应力强度足够。

二、推出机构的导向与复位

为了保证推出机构在工作过程中灵活、平稳，每次合模后推出机构能回到原来的位置，需要设计推出机构的导向与复位装置。

一）、导向零件

推出机构的导向零件，通常由推出导柱与推板导套所组成，其导向装置见装配图。

二）、复位零件

用复位杆复位，采用圆形截面，设置四根复位位杆，位置设在推杆固定板的四周，以便推出机构合模时复位平稳，复位杆端面与所在的动模平齐。

其尺寸和形状如下：

（需要插入图）

图（11）复位杆的尺寸图

第九章合模导向机构设计

导向机构是保证动模和定模上下模合模时，正确定位和导向的零件。

合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位，本设计采用导柱导向定位。

导向机构除了有定位和导向作用外，还要承受一定的侧向压力。

塑料熔体在充型过程中可能产生单面侧压力，或者由于成型设备精度低的影响，使导柱承受了一定的侧向压力，从保证模具的正常工作。

导柱导向机构的主要零件是导柱和导套。

一、导柱

导柱的结构形式可采用带头导柱和有肩导柱，导柱导面部分长度比凸模端面高出8～12㎜，以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔。

导柱材料采用T10A，HRC50～55，导柱固定部分表面粗糙度Ra为0.8μm，导向部分Ra为0.8～0.4μm，本设计采用四根导柱，固定端与模板间采用H7/m6过渡配合，导向部分采用H7/f7间隙配合。

形状和尺寸如下：

图（13）导柱尺寸图

二、导套

导套常采用带头导套的形式，采用H7/m6配合镶入模板。

具体结构尺寸见装配图。

第十章温度调节系统的设计与计算

⑴无论什么塑料进行注射成型，均有一个比较适宜的模具温度范围，在此模具温度范围内，塑料熔体的流动性好，容易充满型腔，塑件脱模后收缩和翘曲变形小，形状与尺寸稳定，力学性能以及表面质量较高。

为了使模温控制在一理想的范围内，现设计一模具温度调节系统。

由于本次设计的塑料ABS黏度和流动性一般，模温为50～80℃，故无须设计加热系统，只需设计冷却系统以确保合理的模温。

常用的冷却方法有水冷却、空气冷却和油冷却，本设计设计采用的是水冷却，经济实惠。

⑵冷却的计算

在单位时间内所需排除的总热量可近似由下面公式计算：

Q=nmΔh/60

其中n为每小时注射次数，m为每次注入模具的塑料质量（kg）,Δh为塑料成型时放出的热熔量（J/kg）

由于ABS成型周期为50～220S，本次设计的塑料注射量较大，故取T=150（S）

n=3600/150=24（次）；m=7（g）=0.007（kg）;查《塑料模具设计》表3-19得:

Δh=326.26～396.48kJ/kg,取Δh′=360kJ/kg,所以

Δh=360×0.007=2.52（kJ）=2520（J）

Q=24×0.007×2520/60

=7.6（J/min）

为了满足注射模冷却需要，在单位时间内所需冷却水量可按下式计算：

V=Q/ρCρ（t1-t2）

=nmΔh/60ρCρ（t1-t2）

（3）冷却系统的设计原则与常见冷却系统的结构

a）冷却系统的设计原则

i.冷却水道应尽量多

ii.冷却水道至型腔表面距离应尽量相等

iii.浇口出加强冷却

iv.冷却水道、入口温差应尽量小

v.冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置

此外，冷却水道的设计还必须尽量避免接近塑件的溶接部位以免产生溶接痕，降低塑件强度；

（4）冷却系统机构的确定

塑件的形状是变化万千的，因此对于不同的塑件，冷却水道的位置形状也不一样。

本塑件的冷却水道见装配图。

第十一章注射机参数的校核

一、注射量的校核

由《参1》公式（4-4）

nm1+m2≤80%m

m1=7,m2=3,m=120n=2

∴2*7+3≤0.8*120

即：

17≤100

∴注射量满足要求。

二、注射压力的校核

初选注射机XS-Z-30的注射压力为119Mpa,塑料ABS的注射范围为70～90，故所选的注射机的注射压力满足要求。

三、模具与注射机安装模具部分相关

不同型号的注射机其安装模具部位的形状和尺寸各不相同，设计模具时应对相关尺寸加以校核，以保护模具能顺利安装。

需校核的主要内容有喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大厚度与最小厚度及安装螺钉孔等。

1、喷嘴尺寸

XS-ZY-125型注射机的喷嘴球面半径为12mm，而本次设计的模具主流道始端凹下的球面半径为13mm，与之相适应，故满足要求。

2、模具厚度

模具厚度H必须满足：

Hmin﹤H﹤Hmax

式中:

Hmin－注射机允许的最小模具厚度；即动、定模板之间的最小开距；

Hmax—注射机允许的最大模具厚度;

XS-Z-30型注射机模具最小厚度为60mm，最大模具厚度为180mm，本次设计的模具厚度为H=25+32+32+32+27=148mm，满足60mm﹤148mm﹤180mm，故模具厚度满足要求。

3、模具外形尺寸

本设计的模具外形尺寸为2465mm*246mm，XS-Z-30型注射机模板尺寸为250mm*280mm，拉杆间距为235mm，在其范围内，故满足要求。

四、行程的校核

开模行程S（合模行程）指模具开合过程中动模固定板的移动距离。

它的大小直接影响模具所成型的塑件高度。

注射机XS-Z-30的最大开模行程Smax与模具无关，它的开模距离由连杆机构的冲程或其它机构的冲程所决定的，不受模具厚度的影响，由于此模具是分型面注射模。

由〈参1〉公式（4-9）得

Smax≥S=H1+H2+a+5~10

S—开模行程

H1—推出距离（mm）

H2—包括浇注系统凝料在内的塑件高度（mm）

a—取出浇注系统凝料必须的长度（mm）

H1=29mmH2=32.5+29=61.5mma=32.5mm

∴S=29+61.5+32.5+10=133mm

Smax=160mm故：

Smax≥S满足要求

五、顶出装置的校核

XS-Z-30型号的注射机的顶出装置为两侧顶杆机械顶出，此模具的顶出机构也

采用两侧顶杆机械顶出，故相适应。

经校核，注射机XS-Z-30满足要求。

第十二章设计小结

经过一个月的时间，我终于完成了毕业设计。

在这短短的一个月内，我学到了很多东西，可说是受益非浅。

通过毕业设计使我真正做到了理论密切联系实际，基本上达到了毕业设计的目的。

在叶东老师耐心、认真的指导下，我顺利地完成了这次毕业设计。

在此次设计中，主要用到所学的注射模设计，以及机械设计等方面的知识。

着重说明了一副注射模的一般流程，即注射成型的分析、注射机的选择及相关参数的校核、模具的结构设计、注射模具设计的有关计算、模具总体尺寸的确定与结构草图的绘制、模具结构总装图和零件工作图的绘制、全面审核投产制造等。

其中模具结构的设计既是重点又是难点，主要包括成型位置的及分型面的选择，模具型腔数的确定及型腔的排列和流道布局和浇口位置的选择，模具工作零件的结构设计，侧面分型及抽芯机构的设计，推出机构的设计，拉料杆的形式选择，排气方式设计等。

通过本次毕业设计，使我更加了解模具设计的含义，以及懂得如何查阅相关资料和怎样解决在实际工作中遇到的实际问题，这为我以后从事模具方面的职业打下了良好的基础。

由于我经验和知识水平有限，时间仓促，本次设计难免有错误和欠妥之处，恳请老师们批评指正。

最后我诚挚的感谢老师们对我的教导。

致谢

在毕业设计过程中，我得到了老师们的指导和帮助；在研究过程中，同学们给了我很多独特的见解和帮助。

使我有了很大的进步，在此表示诚挚的、衷心的感谢。

第十三章参考资料

1.模具设计：

UG中文版实例详解/何满才编著.—北京：

人民邮电出版社，2002.5

2.塑料成型工艺与模具设计／屈华昌主编.—北京：

机械工业出版社，1996.4

3.模具设计与制造简明手册／冯炳尧　韩泰荣　蒋文森编丁战生审.—上海：

上海科学技术出版社，1998.7

4.塑料模具设计师指南／主编.—唐志玉北京：

国防工业出版社，1999.6

5.塑料模设计手册／《塑料模设计手册》编写组编著.第二版.—北京：

机械工业出版社，1996

6.机械制图／李澄等主编.—北京：

高等教育出版社，1997

7.实用注塑模具设计／陆宁编著.—北京：

中国轻工业出版社，1997.5（塑料模具设计与制造丛书）

8.简明机械设计手册/唐金松主编.—上海科学技术出版社，1992.6

9.注塑模具典型结构100例/将继宏王效岳编绘.—中国轻工业出版社，2000.6

10．模具制造工艺/黄毅宏李明辉主编.—机械工业出版社，1999.5

14.模具技术问答/彭建声秦晓刚编著.—北京：

机械工业出版社，2001.5