洗衣机搅水轮注塑模具设计文档格式.docx
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当今，模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的一个重要衡量标志之一。
因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。
塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的。
近年来，人们对各种设备和用品轻量化及美观和手感的要求越来越高，这就为塑料制品提供了更为广阔的市场。
专家统计目前我国的塑料消费量已居世界首位，但人均消费量仅为工业发达国家的1/7，为工业中等发达国家的1/4，这一方面反映出我们存在的差距，另一方面也展现了我国塑料工业和塑料模具产业巨大的发展空间。
1.3.2国外塑料模具的发展现状
1）CAD/CAM/CAE技术的广泛应用；
a）超越了二维绘图的初级阶段，3D设计已达到了70%~80%；
b）Pro/E、UG等软件的普遍应用；
c）数控机床的普遍应用，保证了模具零件的加工质量和速度；
d）CAE技术已逐渐成熟（意大利COMAU公司应用CAE技术后，试模时间减少了50以上）；
2）普遍采用高速切削加工技术；
a）特征：
以高速切削速度，高进给速度，高加工质量；
b）加工效率：
比传统的切削工艺要高几倍，甚至十几倍；
c）转速：
15000~30000r/min；
d）大大缩短制模时间；
3）普遍采用快速成型技术与快速制造技术；
对于塑料模具方面，有专门提供原型制造服务的机构和公司塑料模具厂家利用快速原型浇制硅胶模具，用于少量翻制塑料件。
1.4国内外塑料模的发展趋势
1.4.1大力提高注塑模开发能力
将开发工作尽量往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，甚至在尚无明确用户对象之前进行开发，变被动为主动。
目前，电视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等已采用这种方法，各方面数据都显示出了塑料模具良好的发展状况。
同时，手机和电话机模具开发也已开始尝试。
这种做法打破了长期以来模具厂处于被动的局面。
1.4.2模具生产正在向信息化迅速发展。
在信息社会中，作为一个高水平的现代模具企业，单单只是CAD/CAM的应用已远远不够。
目前许多企业已经采用了CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技术及其它先进制造技术和虚拟网络技术等，这些都是信息化的表现。
向信息化方向发展这一趋向已成为行业共识。
1.4.3注塑模向更广的范围发展
随着人类社会的不断进步，模具必然会向更广泛的领域和更高水平发展。
因此，模具企业应把握这个趋向，不断提高综合素质和国际竞争力。
随着市场的发展，塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展，因此对模具的要求也越来越高。
为了满足市场需要，未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工都必将有较快发展。
超大型、超精密、长寿命、高效模具；
多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。
更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之将产生一些特殊的、更为先进的加工方法。
各种模具型腔表面处理技术，如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。
1.4.4热流道技术的应用更加广泛
近年来,热流道技术发展很快,热流道模具比例不断提高。
虽然在全国范围来说,热流道模具比例仍旧不高,但也有些模具企业,热流道模具已占其模具生产总量的1/3左右。
现在,一般内热式、外热式元件以及分流板多点热喷嘴的结构应用已比较普遍,具有先进水平的针阀式喷嘴和通断控制式喷嘴国内也能自行设计制造。
2塑件的工艺性分析
2.1塑件分析
2.1.1塑件外形
塑料制件为洗衣机搅水轮，材料为ABS。
塑件结构如图2.1所示：
图2.1塑件结构图
图2.2塑件表面立体图
图2.3塑件底面立体图
2.1.2塑件的表面质量
因为该塑件表面无特殊要求，所以塑件的表面粗糙度取Ra=0.8um。
2.1.3精度等级
塑件未注公差尺寸，采用一般精度MT5级。
2.1.4 脱模斜度
该塑件壁厚为2mm,其脱模斜度查参考文献[1]中的表8.5~7有塑件内表面
～
塑件外表面
，由于该塑件没有特殊窄细小部位，所用塑料为ABS，流动性极好，注射充型流畅，所以内外表面各取
脱模斜度。
2.2塑件原料性能分析
2.2.1使用性能
材料为ABS。
ABS是一种具有良好综合性能的工程塑料，它具有聚苯乙的良好成型性、聚丁二烯的韧度、聚丙烯的化学稳定性和表面硬度，其抗拉强度可达35~50
。
的耐侯性是它的另外一优点，一般
塑件的使用温度为-40~100
塑料具有一定的吸水性，故在注射之前应进行干燥处理。
熔体具有中等黏度特性，流动性好。
与模具有关的参数为塑料密度
=1.06~1.08g/cm3，弹性模量
=1.4×
103
，成型收缩率
=0.3%~0.8%，泊松比
=0.35。
2.2.2成型性能
a、物理性能：
ABS是浅象牙色，不透明，无毒，无味的非晶型材料。
可缓慢燃烧,燃烧时火苗呈黄色，冒黑烟，有特殊气味，但无滴落。
其密度为1.02~1.06g/c㎡，热变型温度93~124℃，流动温度110~120℃，使用温度-40~100℃,吸水率0.2~0.4%。
b、化学性能：
能耐水、无机酸、碱、盐及大部份烃和醇，但溶于酮、醛及某些卤代烃，可被浓硫酸和硝酸腐蚀，被芳烃类溶剂溶胀。
c、电性能：
ABS电性能良好,温度和湿度的变化对电性能的影响很小。
d、机械性能：
ABS具有优良的抗冲击性，耐磨性和很好的尺寸稳定性，且具有优良的着色性。
ABS因兼有“韧、钢、硬”三种综合性能，而被称为塑料中的合金材料。
2.2.3主要性能指标
如表2.1所示：
表2.1 塑料指标参数
密度/（g/cm3）
1.02～1.08
抗拉强度/MPa
37
质量体积/（cm3/g）
1.10～1.11
抗弯强度/MPa
67.5
吸水率/（%）
0.20～0.45
体积电阻系数ρV（Ω*cm）
>
106
玻璃化温度/℃
170～176
击穿强度
30
熔点/℃
收缩率（%）
0.4～0.6
2.3塑件成型工艺分析
2.3.1注射工艺参数分析
注塑工艺参数如表2.2所示：
表2.2 注射工艺参数
注射机类型
螺杆转速/（
/
）
喷嘴
机筒温度
模具温度
注射压力
保压力
注射时间
保压时间
冷却时间
成型周期
形式
温度/
前段
中段
后段
螺杆式
60
直通式
180
190
200～210
210～230
180～200
50～70
70
90
3
5
15
40～70
2.3.2注射前准备
由于ABS吸湿性大，为保证产品质量，将制备好的物料放入烘箱，在85~96℃下干燥4~5小时（视料层的厚度而定），以达到树脂加工规定的含水率。
2.3.3注射过程
塑料在注射机料筒内加热，塑化达到流动状态后，由注射机的浇注系统进入模腔成型，其过程可分为以下几个阶段：
a、加料：
由于注射成型是一个间歇过程，因此要保持定量定额加料，以保证操作稳定，物料塑化均匀，最终获得良好的制品。
b、注射：
加入的物料在料筒中加热，由固态粒子转变为熔体，通过混合与塑化后，塑化好的熔体被螺杆推挤至料筒前端。
经过喷嘴，浇注系统进入模具，并填满型腔（充模）。
c、保压：
在模具中，熔体冷却收缩时，继续保持施压状态的螺杆迫使浇口和喷嘴附近的熔体不断补充入模（补塑）。
使模腔中的塑料能形成形状完整而致密的制品（保压）。
d、当模腔中的塑料已经冷却硬化（凝封）后，退回螺杆加入新料（预塑），同时通入冷却水等冷却介质，对模具进一步冷却。
e、后处理：
制品冷却到所需温度后，即可脱模。
2.4本章小结
本章主要对零件的结构进行分析，确定其制造公差和脱模斜度，通过对塑件原材料的分析，了解其成型性能和使用性能，进而对注塑工艺参数进行分析，详细说明了注塑前的准备工作，以及注塑过程中各步骤的要求和注意事项。
3型腔布局与分型面的设计
3.1型腔数目的确定
该产品为一个洗衣机浇水轮，整体尺寸偏大，所以初步采用一模一腔的结构来设计模具，
这样生产模具尺寸较小，生产率高，塑件质量可靠，成本较低。
3.2分型面位置的确定
根据塑件结构形式，选择双分型面，分型面的选择，如图3.1所示：
图3.1分型面的确定
塑件分型的具体情况如下：
开模时先在定模座板与中间板的第一次分型，当定模与拉杆的头部接触式，定模不在运动，这时尼龙塞从孔中脱出，实现动模与定模的二次分型。
3.3本章小结
本章主要讲述了模具的型腔布局和分型面的确定。
根据塑件的尺寸大小采用用一模一腔的结构来设计模具，这样生产模具尺寸较小，生产率高，塑件质量可靠，成本较低。
采用双分型面便于取出塑件凝料。
4 注射机的选择
4.1注射量的计算
4.1.1塑件质量、体积的计算
塑件的体积：
V1=79.340cm3
塑件的质量：
m1=
V1
（4.1）
=83.307g
4.1.2浇注系统凝料体积
流道凝料的质量
还是个未知数，可按塑件质量的60%来估算。
V2=V1×
60%
（4.2）
=47.604cm3
4.1.3一次注射量
从上述分析确定为一模一腔，所以注射量为
体积：
V0=V1+V2
（4.3）
=126.944cm3
质量：
m=
V0
（4.4）
=1.05×
126.944
=133.29g
4.2锁模力的计算
塑件和流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积：
A=26.577cm3
故塑料熔体推力：
F=A
（4.5）
=26.577×
=797.31KN
式中：
型腔压力
取30
（因是薄壁塑件，塑料流动性较好，压力损失小，故取参考文献[7]表5-1中的推荐值）。
4.3选择注射机
根据每一个生产周期的注射量和锁模力的计算值，初步选用XS-ZY-250螺杆式注射机，具体参数见表3.1：
表4.1注射机技术规格
螺杆直径/mm
50
模板行程/mm
350
注射容量/cm3
250
球半径/mm
18
注射压力/（MPa）
130
孔直径/mm
4
锁模力/KN
1800
定位孔直径/mm
125
最大注射面积/cm2
500
推出
中心孔径/mm
模具厚度/mm
最大
两侧
孔径/mm
40
最小
200
孔距/mm
280
4.4注射机有关参数的校核
4.4.1注射量的校核
因为：
V=nVn+Vj
（4.6）
式中V——一个成型周期内所需注射的塑料容积，cm3：
n——型腔数目；
Vn——单个塑件的容量，cm3；
Vj——浇注系统凝料的容量，cm3
故应使：
nVn+Vj≤0.8Vmax
（4.7）
一次注射量：
V=nVn+Vj
（4.8）
=126.944cm3
注射机最大注射量：
Vmax=250cm3
0.8Vmax=0.8×
250=200cm3
V=126.944cm3<
0.8Vmax
故每次的注射量满足注射要求：
V<
0.8Vmax；
注射量校核合格。
4.4.2注射压力的校核
注射机的最大注射压力即为该机器的最高压力
应大于注射成型所需用的注射压力
注射压力：
P0=k'
p0
（4.9）
=1.3×
80
=104MPa
而Pmax=130
，
；
故注射压力校核合格
式中
——1.20～1.40；
（取k'
=1.30）
——注塑压力，（取80
）；
4.4.3锁模力的校核
T合≥T推
（4.10）
T合——注塑机的额定锁模力，N；
T推——型腔内塑料熔体沿注塑机轴向的推力，N。
又因为：
T推=A×
P平均≤A×
k×
（4.11）
A——塑料与浇注系统在分型面上得投影面积，mm3；
P平均——型腔内塑料熔体的平均压力，
，这里ABS取30
——注塑压力，
k——压力损耗系数，在这取0.4。
由已知得
P平均=30
（4.12）
=0.4×
80=32
所以
T推=A×
P平均
（4.13）
=797.31KN
T合=1800KN
因为T推<
T合故锁模力校核合格。
其他安装尺寸的校核要待模架选定，结构尺寸确定后才可进行。
4.6本章小结
本章根据每一个生产周期的注射量和锁模力的计算值相关参数的校核选用XS-ZY-250螺杆式注射机，进行生产。
5浇注系统设计
注塑模具的浇注系统是指从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的熔体流动通道。
5.1主流道设计
本次设计采用三板模主流道，其长度L较小，通常不超过50mm。
5.1.1主流道尺寸
根据所选注射机，则主流道小端尺寸为：
d=注射机喷嘴尺寸+（0.5~1）=4+（0.5~1）=5mm
主流道球面半径为：
SR=喷嘴球面半径+（1~2）=18+（1~2）=20mm
5.1.2三板模浇口套
本设计虽然是中型模具，但为了便于加工和缩短主流道长度，衬套和定位圈还是设计成分体式，装配时浇口套直接由定位圈压住，主流道长度取18mm，浇口套如图5.1所示，材料采用T8A钢，热处理淬火后表面硬度为53~57HRC。
图5.1主流道浇口套结构
5.1.3主流道和凝料体积
根据注射机的规格和塑件体积，按下式计算熔体的体积流量：
qv=V/t（5.1）
qv——熔体的体积流量，cm3/s;
V——塑件体积，cm3；
通常取V=（0.5~0.8）Vg,,Vg为注射机公称注射量，cm3/s；
t——注射时间，s；
由前面可知V为126.944cm3（含浇注系统），Vg=253.88cm3，查表的注塑时间约为2s.根据式ABS熔体的体积流量qv为：
qv=126.944/2=63.472（cm3/s），约为64（cm3/s）.；
实践表明，当注塑模主流道和分流道的剪切速率为5×
102~5×
103s-1，浇口的剪切速率为104~105s-1时，所成型的塑件质量较好。
由书本查的主流道的当量半径Re=4.8mm（取剪切速率为5×
102s-1）,故主流道大端直径D=10mm（8.07），小端直径由注射机的特性参数决定，由上面可得小端直径d=5.00mm。
由于主流道较短，所以不需要设置冷料穴，也不需要拉料杆。
（冷料穴的作用是防止在注塑时熔体前端的冷料注入型腔，使塑件产生各种缺陷。
不设置分流道是因为，塑件面积大，壁薄，为了减少注塑流程和流动阻力，使熔体能均匀的充到型腔各处，缩短成型周期，提高塑件的成型质量，因而采用此方法，再者，由于塑件外形尺寸的原因，不适合采用分流道。
5.2浇口设计
根据塑件的外部特征和其投影面积的大小，塑件原料流动性好，因此采用点浇口方式进行浇注，该浇口的位置能灵活确定，浇口附近变形小。
具体原因如下：
（1）由于塑件在分模面上的投影面积较大，而且是单行腔。
（2）由于塑件壁厚小，结构复杂，熔体在型腔内流动阻力大，采用侧浇口可能会填充不足，会影响外观，难以保证成型质量。
（3）采用点浇口有利于排气，可以提高搅水轮的尺寸精度和成型质量，缩短成型周期，采用这种浇口，流程短，熔接痕少，熔接强度好。
综上所述，选用一个点浇口，根据塑件的外形采用偏心点浇口.浇口形式及其具体尺寸详见图5.2尺寸选取参照参考文献[7]的表3-8的推荐值。
点浇口的熔体体积流量为64cm3/s，取浇口处的剪切速率为105s-1根据数据查的点浇口直径dG=2Re=2mm。
图5.2点浇口形式
5.3注塑模具排气系统的设计
适当的开设排气槽可以大大降低注射压力、减少注塑时间，缩短成型周期，从而提高生产效率，降低生产成本。
本次模具，采用的是点浇口，塑料溶体先充满型腔底部，然后充满周边与上部，型腔不会造成憋气现象，气体会沿着分型面、镶件配合面、导套，推杆这些零部件的配合间隙向外排出。
5.4定位圈
定位圈材料为S45C。
定位圈在装配时埋入模板5mm,这种定位圈形式，在装配时能直接压住浇口套其规格和基本形式如下所示:
图5.3定位圈
表5.1定位圈的尺寸
型号
D
d
H
d1
D1
h
P
100×
30×
12
120
7
11
85
5.5本章小结
本章主要讲述了浇注系统的设计，确定了浇口套和浇口类型；
重点阐述了浇口的设计。
根据塑件的尺寸结构，采用偏心点浇口，可以缩短
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