风扇调速旋钮毕业设计正式Word文件下载.docx
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摘要
塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。
本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是单分型面注射模具的结构与工作原理，对注塑产品提出了基本的设计原则；
详细介绍了塑件工艺的分析过程和注射模具浇注系统的设计过程，并对材料要求做了说明。
通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理；
通过对Pro/E、UG的学习，可以建立较简单零件的零件库，从而有效的提高工作效率。
关键词：
塑料模具；
工艺；
Pro/e；
UG
Abstract
Plasticindustryintheworldtodayisoneofthefastestgrowingindustrialcategories,andrapiddevelopmentofinjectionmoldisoneofthespecies,therefore,theinjectionmouldforunderstandingtheplasticproductionprocessandimproveproductqualityhasgreatsignificance.
Thisdesignintroducesthebasicprincipleofinjectionmolding,especiallythesinglepartingsurfaceofinjectionmouldstructureandworkingprincipleofplasticproducts,putforwardthebasicdesignprinciples;
Introducestheprocessofanalyzingprocessplasticpartsandinjectionmouldforthedesignofgatingsystemprocessandtomaterialrequirementsillustrated.
Throughthedesignofinjectionmould,canhaveapreliminaryunderstanding,noticeddetailsinthedesignofdiestructure,workingprincipleandunderstanding;
BasedonUGPro/E,thestudy,canbuildasimplepartslibrary,effectivelyimprovetheworkefficiency.
Keywords:
plasticmould;
Craft;
Pro/e;
UG
1塑件成型工艺性分析·
·
7
1.1塑件制品结构分析·
1.2成型工艺的分析·
1.2.1尺寸精度确定·
1.2.2脱模斜度确定·
8
1.3ABS的性能分析·
1.4ABS的注射成型过程工艺参数·
1.4.1注射成型过程·
1.4.2ABS的注射工艺参数·
9
1.5ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施·
1.6确定模具基本结构·
2分型面结构设计·
10
2.1分型面的选择原则·
10
2.1.1分型面的确定·
2.2确定型腔数量及排列方式·
2.2.1一般确定型腔数量的三种方法·
2.2.2确定型腔的排布方式·
11
2.3注射机型号的确定·
2.3.1按风扇调速旋钮的注射量计算·
2.3.2选择注射机·
12
2.3.3注射机有关参数的校核·
2.4浇注系统形式和浇口设计·
13
2.4.1主流道的设计·
2.4.2主流道尺寸的确定·
14
2.4.3主流道衬套的形式·
2.4.4主流道冷料穴的设计·
15
2.4.5分流道的截面形式·
16
2.4.6浇口的选择原则及位置·
2.4.7排气系统的设计·
17
2.5确定顶出方式·
2.5.1顶出方式的确定·
2.5.2脱模力的计算·
2.6确定冷却系统·
19
2.7注射模选材·
2.8导向与定位结构的设计·
20
2.9模具的工作过程·
3成型零部件的设计·
20
3.1确定型腔、型芯的结构和固定方式·
3.2成型零件的尺寸计算·
3.2.1型腔的径向与深度尺寸计算·
21
3.2.2型芯的径向与高度尺寸计算·
3.2.3塑件的型芯及型腔的成型尺寸标注图·
22
4模架的确定和校核·
22
4.1各模板尺寸的确定·
4.2模架各尺寸的校核·
23
5绘制模具图·
24
6、总结·
33
7、参考文献·
1塑件成型工艺性分析
1.1塑件制品结构分析
本设计记为风扇调速旋钮，如图1.1所示塑件的质量要求不允许有裂纹和变形缺陷的；
塑件材料为ABS，生产为大批量，塑件公差按模具设计要求进行转换。
该塑件的结构不算复杂，但是产品外表面带有花纹，产品里面也有凹槽，因为此产品是作为风扇调速旋钮使用，大批量生产。
所要求的制造精度不高,所以要求模具的制造精度也不高，因要与手部接触，所以保证塑件表面质量即可。
1.2成型工艺分析
1.2.1尺寸精度
影响尺寸精度的因素较多，如模具的形式或基本结构、模具加工的加工制造误差、模具的磨损、变形、热膨胀；
由于成型条件变化造成的收缩率的波动、成型操作变化的影响、脱模顶出时的塑料变形、弹性恢复；
周围温度、湿度不同造成的尺寸变化、弹性恢复引起的变化等。
在一般的模具生产设计过程中，为了降低模具的加工难度和模具的生产成本，在满足塑件使用要求的前提下，选取较低等级的公差，便于模具的加工与生产。
结合本塑件的具体情况，查参考文献《塑料模具设计手册》得，该塑料件尺寸精度为4级，未注公差为8级精度，未注圆角R=0.5，对应的模具精度为IT8，材料为ABS。
1.2.2脱模斜度
为了便于塑件从模具型腔中取出或从塑件中抽出型芯，在设计时塑件内外壁应具有足够的脱模斜度。
最小脱模斜度与塑料性能、收缩率的大小、塑件的几何形状有关。
该塑件均厚约2mm，其脱模斜度查参考文献《塑料模具设计手册》得：
材料为ABS的塑件斜度/型腔取0°
40'
～1°
20'
，斜度/型芯取0°
35'
。
ABS流动性一般，对温度敏感。
溢边值为0.04mm左右，脱模斜度一般取大于或等于2°
以上。
1.3ABS塑料的性能分析
表1.1ABS性能指标
塑料性能
单位
数值
物理性能
密度
g/cm-3
1.03～1.07
质量体积
㎝3
0.83
熔点
℃
130～160
计算收缩率
%
0.4～0.7
屈服强度
MPa
50
力学性能
拉伸强度
38
伸长率
35
抗拉弹性模量
1.8
抗弯强度
80
弯曲弹性模量
1.4
1.4ABS的注射成型过程及工艺参数
1.4.1注射成型过程
（1）成型前的准备对ABS的色泽、细度和均匀度等进行检验。
由于ABS吸湿性强,含水量应小于0.3％，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。
（2）注射过程塑料在注射机料筒内经过加热、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，其过程可以分为充模、保压、倒流和冷却4个阶段。
（3）塑件的后处理采用红外线灯、烘箱，热处理温度70℃，处理时间2～4h。
1.4.2ABS的注射工艺参数
表1.2ABS塑料注射工艺参数
塑料名称
ABS
预热和干燥
温度/℃
80～85
时间/h
2～3
料筒温度/℃
前段
180～220
中段
165～180
后段
150～170
喷嘴温度/℃
170～180
模具温度/℃
50～80
保压力/MPa
50～70
成型时间/s
注射时间
20～90
高压时间
0～5
冷却时间
20～120
总周期
1.5ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施
1.制件表面银纹：
使用材料前充分干燥，使用过程中防止返潮。
2.流动痕：
提高模具温度和物料温度或是降低注射速率。
3.缩孔及凹痕：
提高模具温度和物料温度，延长注射保压时间，增大注射压力，加大注射速度或是加大浇口尺寸等措施。
4.翘曲变形：
（1）从加工工艺上考虑，加长注射成型周期，降低注射温度，适当调整注射温度和注射速度，减慢顶出速度，增加顶出面积，保持顶出力均匀。
（2）从制品设计方面考虑，增加壁厚增加加强筋和圆角出的补强。
1.6确定模具基本结构
该零件为风扇调速开关旋钮，要求外表面较光滑、无痕迹，可选用的浇口形式有重叠式浇口、点浇口和潜伏式浇口。
其中潜伏式浇口去除浇口留下的痕迹可选在制品内侧，对制品的外观无任何影响，但浇口的制造较为复杂；
本模具不适合适用点浇口；
重叠式浇口简单，浇口痕迹在制件的端面，不影响制件的外观。
该零件大批量生产，要求模具简单，费用低廉。
综上，选择单分型面注射模，重叠式浇口进料，推杆一次顶出。
2分型面结构设计
2.1分型面的选择原则
1．选在制品最大外形尺寸之处。
因为制品一般都是在最大投影面积之处分模，否则，很难脱模。
同时，尽可能使塑件留在动模一侧，有利于塑件的取出。
2．保证外观质量。
3．便于浇口进料，利于成型，易于排气。
4．利于型腔加工，使制品精度易于保证。
5．利于嵌件的安装以及活动镶件的安装。
6．有利于简化模具结构。
该塑件在进行塑件设计时已经充分考虑以上原则。
2.1.1分型面的确定
塑件在分型面处的表面质量无特殊要求，能够保证塑件上表面曲面的质量要求即可，而且塑件的模具结构也比较简单，因此在制品的最大外形尺寸之处，如图2.1所示:
2.2确定型腔数量及排列方式
型腔数量以及位置如何确定要根据塑件制品的尺寸大小、结构难易程度、生产效益等诸多因素灵活确定。
2.2.1一般确定型腔数目的三种方法
1．根据经济性确定型腔数目根据总成型加工费用最小的原则，并忽略准备时间和生产原料费用，仅考虑模具加工费和塑件成。
2．根据注射机的额定锁模力确定型腔数目当成型大型平板制件时，常用这种方法。
3．根据注射机的最大注射量确定型腔数目。
2.2.2确定型腔的排布形式
大中型塑件和精度要求高的小型塑件一般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使生产效率大为提高。
该塑件精度要求不高，塑件体积较小，生产批量为大量生产，从模具加工成本、制品生产时的成本考虑，初步拟定采用一模四腔。
型腔布置形式如图2.2所示：
2.3注射机型号的确定
2.3.1按风扇调速旋钮的注射量计算
1.查参考文献《塑料模具设计手册》得ABS的密度ρ为1.05g/㎝3，利用Pro/E三维软件测的该塑件的实际体积为2.65cm3，求其质量为2.78g。
浇注系统凝料体积的初步计算可按浇注系统的体积为塑件的0.6倍。
即
由于该模具是一模四腔，所以浇注系统凝料体积为:
一次总的注射量为：
式中：
—模具型腔数目，
；
所以
2.塑件和流道凝料在分型面上的投影面积A及所需锁模力的计算
流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A2，在模具设计前是个未知值，根据资料查证，A2是每个塑件在分型面上的投影面积A1的0.2倍～0.5倍，因此可用0.35nA1（n型腔数）来进行估算。
塑件在分型面上的投影面积A1为：
所以
锁模力是指注塑机的锁模机构对模具施加的夹紧力，即：
式中
—注塑机的额定锁模力（N）；
—模具型腔内塑料熔体平均压力，一般为注塑压力的0.3～0.65倍，通常为（20～40）MPa，取
为35Mpa；
A—塑件和浇注系统在分型面的投影面积之和（mm²
）；
2.3.2选择注射机
根据实际情况，为了保证注射机能够正常注射成型，模具所需的实际注射量应该小于注射量的公称注射量。
一般由经验公式可得公称注射量为：
根据公称注射量选择注射机，但ABS材料成型优先选用螺杆式注射机，查参考文献《塑料模具设计手册》可得，初步选型号为SZ－100/60的注射机。
表2.1注射机的技术参数
项目
SZ-100/60
拉杆内间距/mm）
280×
250
结构类型
卧式（螺杆）直通
开模行程/mm）
220
理论注量/cm3）
78g
最大模具厚度/mm）
300
螺杆直径/mm
30
最小模具厚度/mm）
100
注射压力/MPa
170
锁模形式
双曲肘
注射速率g/cm3
60
模具定位孔直径/mm）
55
塑化能力（g/s）
5.6
喷嘴球半径/mm）
螺杆转速（r/min）
14～200
喷嘴口直径/mm）
2.3.3注射机有关参数的校核
1.锁模力效核
塑料熔体在分型面上的胀开力F应小于注射机的额定锁模力F额，才能保证注射时不发生溢料现象，为了可靠地闭锁型腔，不使成型过程中出现溢料现象，该力必须小于注射机的额定锁模力，二者的关系为：
F≤（0.8～0.9）F额
式中：
F额—注射机的额定锁模力。
所以F=109.77kN≤0.85
450=382.5kN
由计算结果可知，注射机的锁模力符合要求。
2.4浇注系统形式和浇口的设计
图2.3浇注系统示意图
2.4.1主流道的设计
主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。
主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。
主流道设计要点：
1．为便于将凝料从主流道中拉出，主流道通常设计成圆锥形，其锥角α=2°
～6°
内壁表面粗糙度Ra一般为0.8。
2．为防止主流道与喷嘴处溢料及便于将主流道凝料拉出，主流道与喷嘴应紧密对接，主流道进口处应制成球面凹坑，其球面半径为R2=R1+（1～2）mm,凹入深度（3～5）mm。
3．为了减小物料的流动阻力，主流道末端与分流道连接处呈圆角过渡，其圆角半径r=1～3mm。
4．主流道长度L应尽量短，否则将增加主流道凝料，增大压力损失，一般主流道长度由模具结构和模板厚度所确定，一般不大于60mm。
2.4.2主流道尺寸的确定
1．主流道小端直径D=注射机喷嘴直径＋（0.5～1）=4＋（0.5～1），取D=4.5mm；
2．主流道球面半径SR0=注射机喷嘴球头半径＋（1
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