电吹风外壳优质塑料模具开发设计项目可行性研究报告.docx
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电吹风外壳优质塑料模具开发设计项目可行性研究报告
电吹风外壳优质塑料模具开发设计项目可行性研究报告
电吹风外壳塑料模具设计
摘要注射成型在整个制造业的生产中占有十分重要的地位。
据估计，注射成型的制品约占所有模具塑料制品总产量的三分之一，注射模约占塑料成型模具数量的二分之一以上。
注塑模具在模具工业中的重要性显而易见。
现在，注塑模具设计和制造中的传统方式早已满足不了现代生产发展的需要。
为了赢得竞争﹑占有市场﹑可持续发展，模具生产必须变革传统的生产方法，引进新技术﹑新思维。
本文具体地阐述模具CAD的技术特点以及先进制造模式在模具行业中的应用，在分析了国际﹑国内模具CAD的研究现状和发展趋势的基础上，提出以计算机应用技术喂手段辅助模具设计的新方法。
主要针对注塑模具常见的成型方式进行了分析研究，以达到将注塑模过程智能化。
在熟悉注塑模具设计基本知识的基础上，对系统进行分析并设计出系统的总体框架，了解系统需要实现的功能，选择UG作为设计工具。
分析论述了应用UG和MoldWizard模块设计注塑模具的关键技术。
通过对系统体系结构和功能模块具体分析，对系统进行了功能设计，划分了系统功能模块。
分析了设计过程中所涉及到的具体内容，建立了系统的设计框架模型。
运用注塑模设计模块，包括排气系统的设计﹑脱模机构的设计﹑温度调节系统的设计﹑成型零部件的设计等。
运用UG软件和MoldWizard模块中的自动分型﹑修补开口及孔洞和自动生成型芯和型腔的方法。
利用UG可以方便﹑准确﹑快速地查询和计算出许多设计参数。
关键词注塑模具；电吹风外壳；塑料模具
1绪论
1.1选题背景
本题是来源于企业，是电吹风外壳的成型设计，该零件适用于保护吹风机的内部部件，并在一定程度上起装饰作用。
本课题要求对该零件进行框架设计，利用UG对其进行分模、排样、添加合适的模架及其他标准件，例如导柱、导套、定位圈等等。
通过对零件进行详细的工艺分析确定零件的成型方案并制定部分零件的制造工艺通过这课题能够让学生掌握中等复杂程度注塑模具设计与制造的一般方法，对零件成型方案的制定、工艺计算及模具设计有了更深层次的了解，并学会对模具设计资料的检索与整合以及对已有资料的充分合理的使用，该实践性课题是对学生理论学习水平的实践和检验，可对以后从事类似的工作有一定的指导性与实践意义。
1.2设计内容
该电吹风外壳成型设计，通过对塑件的工艺分析和比较，设计出一套注塑模具。
该设计从产品结构工艺性和具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部件的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择和模架的选用及有关参数的校核、都进行详细设计。
吹风机外壳对内部机件起保护作用，又是外部的装饰件。
对于它的选材是很重要的。
要计算出其型芯、型腔等的正确数据，选择合适的注塑机，对计算出的数据进行校核，看是否正确,选择合适的模架等等。
2零件工艺技术分析
2.1塑件原材料特性
此电吹风的制造材料是ABS材料，ABS是聚苯乙烯的改进产品，是由丙烯腈﹑丁二烯﹑苯乙烯三种单体组成的共聚物，它综合了三种成分的特性，具有良好的综合性能。
其中丙烯腈使ABS具有良好的表面硬度﹑耐热性及耐化学腐蚀性，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使ABS具有优良的成型加工性和着色性能。
加上ABS原料易得，价格低廉，因此ABS是目前产量最大﹑应用最广的工程塑料。
ABS是不透明非结晶型聚合物，无毒无味，密度为1.02~1.05g／㎝³，供给原料为微黄色或白色不透明粒料，可燃烧，但燃烧缓慢并伴有特殊味道。
ABS具有突出的力学性能，坚固﹑坚韧﹑坚硬；具有一定的化学稳定性和良好的介电性能；具有较好的尺寸稳定性能，易于成型和机械加工；成型塑件表面有较好的光泽，经过调色可以配成任何颜色，表面可镀铬。
其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70℃左右，热变形温度约为93℃左右，但热变形温度比聚苯乙烯﹑聚氯乙烯﹑尼龙等都高；耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。
2.2塑件原材料成型性能
⑴可采用注射﹑挤出﹑压延﹑真空成型﹑电镀﹑焊接及表面涂饰等多种成型加工方法。
⑵易吸水，成型加工前应进行干燥处理，表面光泽要求高的塑件应长时间预热干燥。
⑶流动性中等，溢边值为0.04㎜左右。
⑷壁厚﹑熔料温度对收缩率影响极小，塑件尺寸精度高。
⑸比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。
⑹表现黏度对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大都采用点浇口形式。
⑺顶出力过大或机械加工时塑件表面会留下白色痕迹，脱模斜度宜取2°以上。
⑻易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力。
⑼宜采用高料温﹑高模温和高注射压力成型。
在要求塑件精度高时，模具温度可控制在50~60℃；而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在60~80℃。
⑽ABS是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体的共聚物，价格便宜，原料易得，是目前产量最大、应用最广的工程塑料之一。
ABS无毒、无味，为呈微黄色或白色不透明粒料，成型的塑件有较好的光泽，密度为1.02-1.05g/cm3。
⑾ABS是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体的共聚物,故它有3种组分的综合力学性能，而每一组分又在其中其着固有的作用。
具有良好的表面硬度、耐热性、耐化学腐蚀、坚韧、成型加工性和着色性能。
⑿ABS的热变形温度比PS、PE、PP、PVC都高，尺寸稳定性较好，具有一定的化学稳定性和良好的介电性能，经过调色可配成任何颜色。
⒀根据ABS中三种组分之间的比例不同，其性能也略有差异，从而适应各种不同的应用。
⒁耐冲击性能：
有高抗冲击强度，电绝缘、防霉、防湿及耐水性能。
⒂自然放霉，耐湿、耐酸特性及具有高度防湿、耐高频特性。
2.3塑件的结构和尺寸精度﹑表面质量分析
2.3.1塑件的结构
该产品为吹风机的外壳，总长度为183mm，高度为25mm,宽度为95mm,采用台湾奇美公司的ABS塑料，成型收缩率为0.4%-0.7%，其综合性能较好﹑冲击强度较高﹑化学稳定性和电性能良好。
并可表面镀铬﹑喷漆处理，有高抗冲﹑高耐压阻燃性能，柔韧性好。
适用于制作一般机械零件，减磨耐磨零件，传动零件和电讯零件。
其体积为29.519cm³，壁厚为2mm，其质量为30.995g.将吹风机外壳三维图在UG中打开，此模具采用侧浇口，一模两腔来成型。
其最大注塑压力为144Mpa。
如图2-1所示。
2.3.2尺寸精度
该塑件的尺寸精度为IT3级。
2.3.3塑件成型方法确定
综上所述，该塑件的结构比较简单，而且壁厚均匀，成型工艺性好，可以采用注射成型方法生产。
图2-1塑件工程图
3模具结构设计
3.1注塑模具总体结构的确定
塑件体积V=29.519cm³，密度p=1.05g／㎝³，其质量为m=30.995g，塑件的总体尺寸为小型，尺寸精度不高。
为了提高生产效率，简化模具结构，降低模具生产成本，采用一模两腔，成中心对称的排列方式。
如图3-1所示。
图3-1塑件排列方式
3.2选择注塑机型号及其参数
3.2.1注射量的计算：
塑件的体积
，塑件的质量
，此时流道凝料的体积未知，可按塑件质量的0.6倍进行估算，所以：
:
⑴注射量为：
⑵流道凝料的体积
图表3-1吹风机外壳成型工艺卡片
塑件名称
电吹风外壳
塑件草图
材料牌号
ABS
单件重量
30.995g
成型设备型号
SZ1000/ZH
每模件数
2
成型工艺参数
材料干燥
干燥设备名称
烘箱
温度/℃
80~85
时间/h
2~3
成型过程
料筒温度
后段/℃
150~170
中段/℃
165~180
前段/℃
180~200
喷嘴/℃
170~180
模具温度/℃
50~80
时间
注射/s
0~5
保压/s
20~90
冷却/s
20~1200
压力
注射/MPa
60~100
保压/MPa
后处理
温度/℃
_____
时间/min
_____
3.2.2锁模力的计算：
数控程序NC代码处理
流道凝料（包括浇口）在分型面上的的投影面积
，在此时还是个未知数，根据经验公式：
（A1为每个塑件在分型面上的投影面积），用
进行估算：
式中
查塑件所需的注射压力70-105Mpa，而型腔的平均压力是注射压力的30%-65%，因塑件为薄壁塑件，且浇口为点浇口，其压力损失比较大，所以取大一些，则
根据塑件体积和分析的到最大注塑压力，初选海天注塑机SZ1000/ZH,其理论注射量为145㎝³，注塑压力为176Mpa，锁模力为1000KN.移模行程为310㎜，喷嘴球半径为12㎜，喷嘴半径为4㎜，拉杆内间距为365㎜×365㎜。
模具型腔数校核：
其中
—注塑机公称注塑量，
—浇口和流道的总体积，
—单个制品体积。
根据计算结果，实际锁模力小于注塑机的名义锁模力，所以符合实际要求。
图表3-2注塑机参数
螺杆直径/mm
55
模板的最小厚度/mm
150
标称注射量/
145
模板的最大厚度/mm
360
合模力/N
1000000
模板尺寸
400×400
注射压力/MPa
176
拉杆空间/mm
365×365
注射行程/mm
310
合模方式
液压机械
螺杆转速/（r/mm）
0~220
电机功率/KW
11
模板最大行程/mm
670
定位圈尺寸/mm
150
喷嘴球半径/mm
12
喷嘴孔直径/mm
8
注射方式
螺杆式
最大成型面积/㎝²
1800
定位圈尺寸/mm
150
注射时间/s
2
3.3确定分型面
本塑件要求外侧表面光滑，下端外沿无浇口痕迹，。
依据分型面的选择原则，该塑件的分型面应选分型面如下图3-2所示位置，这样凹模型腔整体加工成型，塑件外表面光滑，且容易脱模。
图3-2塑件分型面
3.4浇注系统的设计和选择
3.4.1主流道的设计
⑴主流道尺寸
根据所选注塑机，其喷嘴半径为4㎜，则主流道最小端尺寸为：
d=注塑机喷嘴球直径+（0.5-1）
=4＋﹙0.5-1﹚=5㎜
为了便于将凝料从主流道中取出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为2°，
经换算得主流道大端直径为7.8㎜，根据模架定模固定板和型腔固定板的厚度，确定主流道总长为82㎜。
⑵分流道和浇口的设计
由于此产品属于壳类零件，所以选择侧浇口。
⑶主流道衬套的形式
与浇口套相配合的定位圈的结构如下图3-3所示。
图3-3定位圈
由于主流道入口处与注射机喷嘴反复接触，极易损坏，对材料的要求比较高，因而主流道设计为浇口套，采用T10A，热处理为50HRC－55HRC，如下图3-4所示。
图3-4浇口套
3.4.2分流道的设计
⑴分流道的布置
①分流道的形状和截面尺寸
由于聚乙烯的流动性很好，因此选用加工性能比较好的半圆形流道，查表得d=10㎜。
②分流道的表面粗糙度
流道的表面粗糙度的Ra并不要求很低，一般为0.8—1.6,在此取1.6。
⑵浇口的设计
由于塑件的外观表面质量要求比较高，应没有明显的烧口痕迹，因此采用侧浇口。
⑶注射行程的校核
查海天注塑机SZ1000/ZH0注射注射行程为310，浇注系统的长度：
73+50.5+38=161.5＜310成立。
3.5模具成型部件的设计和计算
3.5.1型芯
分析塑件的结构可知根据尺寸公差可知：
塑件在径向上的公差等级为MT3级（GB/T14486-1993），对于此塑料此精度为一般。
尺寸计算。
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