电风扇上盖课程设计.docx

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电风扇上盖课程设计

XXXX学院

课程设计说明书

课程名称：

模具课程设计（塑料模部分）

姓名：

专业：

材料成型及控制工程

班级：

材成0802

座号：

26号

实习日期：

2011-12-12

指导教师：

目录

一、塑料成型工艺性分析

1、塑件的分析………………………………………………………………….3

2、PP的性能分析……………………………………………………………....3

3、PP注射成型过程…………………………………………………………....4

二、拟定模具的结构形式

1、分型面位置的确定…………………………………………………………..4

2、型腔数目和排列方式的确定………………………………………………..5

3、注射机型号的确定…………………………………………………………..5

三、浇注系统的设计

1、主流道的设计………………………………………………………………..6

2、分流道的设计………………………………………………………………..7

3、浇口的设计…………………………………………………………………..8

4、校核主流道的剪切速率……………………………………………………..8

四、成型零件的结构设计及计算

1、成型零件的结构设计………………………………………………………9

2、成型零件工作尺寸的计算…………………………………………………9

五、模架的确定…………………………………………………………11

六、脱模推出机构及排气系统的设计…………………………………11

七、冷却系统的设计

1、冷却介质……………………………………………………………………12

2、冷却系统的简单计算……………………………………………………….12

八、导向与定位结构的设计……………………………………………13

九、总装图和零件图的绘制……………………………………………13

一、塑料成型工艺性分析

1、塑件的分析

（1）外形尺寸该塑件壁厚为2mm，塑件外形为深腔圆筒形，内孔凸台有五个加强筋，塑料熔体流程长度虽较长，但成型的材料是成型性能较好的PP，适合于注射成型，如下图所示：

（2）精度等级塑件内外表面的粗糙度不同，外表面Ra=0.4um，内表面Ra=0.8-1.6um。

（3）脱模斜度塑件材料为PP，属结晶型聚合物，成型收缩率为1％-1.5％，查相关表可取型芯型腔的脱模斜度为0.5°。

2、PP的性能分析

（1）使用性能密度小,强度刚度,硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100度左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响,但低温时变脆,不耐磨易老化.适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件。

（2）成型性能

1）结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解。

2）流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔.凹痕,变形。

3）冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度.料温低方向方向性明显.低温高压时尤其明显,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,留痕,90度以上易发生翘曲变形。

4）塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中。

5）特定条件下容易分解。

3、PP注射成型过程

塑件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，其过程分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。

PP在熔融状态下，用升温来降低其粘度的作用不大。

因此在成型加工过程中，应以提高注塑压力和剪切速率为主，以提高制品的成型质量。

成型过程应注意一下几点：

1.PP的熔体粘度低，成型加工性能良好，一般成型温度控制在180~280度，最高不超过315度。

2.注射压力控制在60~100MPa。

3.模具温度根据制品的性能和要求确定。

一般模具温度高，制品的结晶度高，刚性大，收缩率大，透明性下降，反之结晶度低，制品韧性大，收缩率小，透明性好。

浣熊情况下模具温度控制在40~80度。

4.PP在成型时还要注意高温熔体尽量避免与空气和铜接触，否则易引起PP氧化而变色。

二、拟定模具的结构形式

1、分型面位置的确定

通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在电风扇上盖截面积最大且利于开模取出塑件的位置，其分型位置如下图所示：

2、型腔数目和排列方式的确定

（1）型腔数目的确定该塑件为未标注公差尺寸塑件，查表取塑件精度等级为IT5级，公差值为0.12mm，该塑件为大批量生产，可采取一摸多腔的结构形式。

考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本费等因素，初步定为一模两腔结构形式。

（2）型腔排列形式确定多型腔模具尽可能采用平衡式排列布置，且要力求紧凑，并与浇口开设的部位对称。

由于该设计选择的一模两腔，故采用直线对称排列。

（3）模具结构形式的确定由以上分析，模具设计为一摸两腔，对称直线排列，根据塑件结构形状，采用旋转式脱螺纹形式，浇注系统设计设计时，流道采用对称平衡式，分流道截面形状为U形，浇口采用矩形侧浇口，且开设在分型面上。

3、注射机型号的确定

（1）注射量的计算通过三维软件建模设计分析计算得：

塑件体积：

V塑=93.82cm3

塑件质量：

m塑=ρV塑=0.9×93.82=84.438g

（2）浇注系统凝料体积的初步估算浇注系统的凝料组织设计之前是不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.2—1倍来估算。

由于本次采用流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.2倍来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为：

V总=V塑（1+0.2）×2=93.82×1.2×2=225.168cm3

（3）选择注射机根据V总=225.168cm3则有：

V总/0.8=281.46cm3

根据以上计算结果，初步选定公称注射量为250cm3，注射机型号为XS-ZY-250，其主要技术参数见下表：

螺杆直径mm

φ50

最大模具厚度mm

350

注射压力MPa

130

最小模具厚度mm

250

注射容量cm3

250

喷嘴球半径mm

φ18

锁模力KN

1800

喷嘴孔直径mm

φ4

最大注射面积cm2

500

定位孔直径mm

φ125

模板行程mm

350

（4）注射机相关参数的校核

1）注射压力校核查表可得PP等后厚薄均匀的日用品塑料注射时型腔的平均压力为25MPa，一般为注射压力的0.3—0.65倍，这里取0.65倍，则注射压力为p=25/0.3=83MPa，注射压力安全系数k=1.25-1.4，取k=1.3，则kp=1.3×83=108＜p公=130MP，所以，注射机注射压力合格。

2）锁模力校核

①塑件在分型面上的投影面积A塑=π/4（932-532）=4584.4mm2

②浇注系统在分型面上的投影面积A浇，即流道凝料在分型面上的投影面积A浇数值，可以按照多型腔模的统计分析来确定。

A浇是每个塑件在分型面上的投影面积A塑的0.2-0.5倍，由于流道设计简单，分流道相对较短，因此流道凝料投影面积可以适当取小些，取A浇=0.2A塑。

③塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积A总=n（A塑+A浇）=2×（11113.245+2222.649）=26672mm2

④模具型腔内的胀型力F胀=A总p模=39×26672=1040.208KN

式中p模为模具型腔内的平均压力

锁模力安全系数为k=1.1—1.2，取1.2，则：

kF胀=1.2×1040.208=1248＜F锁=1800，所以，注射机锁模力合格。

三、浇注系统的设计

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，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。

主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流道和开模时主流道凝料的顺利拔出。

主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。

另外，由于其与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。

（1）主流道尺寸

1）主流道的长度小型模具主流道长度应尽量小于60mm，设计中初取60mm进行设计。

2）主流道小端直径d=注射机喷嘴尺寸+（0.5--1）mm=4+0.5=4.5mm

3）主流道大端直径D=d+2L主tanα≈13mm

4）直流到球面半径SR0=注射机喷嘴球头半径+（1-2）mm=18+2=20

5）球面的配合高度h=3mm。

（2）主流道的凝料体积

V主=π/3·L主（R2主+r2主+R主r主）=3.14/3×50×﹙7.52+2.252+7.5×2.25﹚=4.91mm2。

（3）主流道当量半径Rn=﹙7.5+2.25﹚/2=4.875mm。

（4）主流道浇口套主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损，对材料要求较严格，因此通常将其分开设计，便于拆卸更换同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理，设计中常采用碳素工具钢（T8A或T10A）,热处理猝火表面硬度为50-55HRC。

2、分流道的设计

（1）分流道的布置形式在设计时应考虑减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减小分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道。

（2）分流道的长度由于流道设计简单，根据两个型腔的结构设计，分流道较短，故设计时可适当选小些，单边分流道长度取25mm。

（3）分流道的当量直径φD分=0.2654（m塑）1/2（L分）1/4=0.2654×（84.44）1/2（40）1/4=6.12mm≈6mm

（4）分流道截面形状常用的分流道截面形状有圆形、梯形、U形、六角形等，本设计采用梯形截面，其加工工艺性好，易加工。

（5）分流道截面尺寸计算：

（x+3.5tan8o）×3.5=（πD分2），其中D分=6解得：

分流道的梯形截面的下底长度为：

7.6mm

（6）凝料体积

1）分流道的长度L分=38×2=50mm。

2）分流道截面积A分=（7.6+9）/2×6=49.8mm2

3）凝料体积V分=L分A分=76×49.8=3784.8mm2≈3.8cm2

（7）校核剪切速度

1）确定注射时间查表可取t=1.6s

2）计算分流道体积流量q分=﹙V分+V塑﹚/=3.3+23.097=26.397cm3/s

3）剪切速率γ分=3.3q分/πR3分=3.3×26.397×1000／3.14×﹙9.2/2﹚3=2.805×102s﹣¹

该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率5×10²--5×10³s﹣¹之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。

3、浇口的设计

该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一摸两腔注射，为便于调整充模时的剪切速率和封闭时间，因此采用侧浇口。

（1）侧浇口尺寸的确定

1）计算侧浇口尺寸的深度查表可得侧浇口的深度计算公式为

h=nt=0.7×2=1.4mm

式中t为塑件厚度，n是塑料成型系数，对PP，其成型系数为0.7。

2）计算侧浇口的宽度查表可得对于中小型塑件矩形侧浇口的宽度

b=﹙3－10﹚h=3×1.4=4.2mm，取b=4mm

3）计算侧浇口的长度查表可能侧浇口的长度l一般选用0.7－2.5mm，这里取。

（2）侧浇口剪切速率的校核

1）计算浇口的当量半径由面积相等可得πR²浇=Bh，由此矩形浇口的当量半径R浇=﹙Bh/π﹚½

2）校核浇口的剪切速率

①确定注射时间查表可取t=1.6s

②计算浇口的体积流量q浇=V塑/t=23.097/1.6=14.44cm³/s=1.444×104mm³/s

③计算浇口的剪切速率γ浇=3.3q浇/πR3浇=6.37×10³/s

该矩形侧浇口的剪切速率处于浇口与