电风扇旋扭的塑料模具设计.doc

XX学院毕业设计（论文）QQ251133408有图纸
第1章 设计任务书

此次毕业设计是电风扇旋扭，它所要达到的要求：要能耐高温，绝缘性要好，耐气候性强，刚性，韧性佳，通过对产品的各种性能分析，选用材料为ABS，该塑件的厚度为1mm,公差等级为IT5级。它是用来调节风速和定时的，能够满足人们的热天对风力和吹风长短要求，同时也起到美观的作用。
设计要求：
根据工件的实际形状与尺寸，设计一副注塑模把它生产出来，要求它的外表面比较光滑即表面粗糙度要求高。
通过对塑件外部造型、工艺结构的设计、对塑件进行计算仿真和生产验证，也通过对分模线、塑件的壁厚、圆角、塑件的尺寸精度、脱模斜度进行了综合的考虑，工件的尺寸和形状如下图:

第2章 塑件的工艺分析

ABS塑料是由丙烯、丁二烯、苯乙共聚而成。ABS具有良好的综合力学性能，ABS成型塑件时有较好的光泽。其密度为1.02～1.05g/cm3 . ABS还有很好的冲击强度。ABS在升温时粘度增高。所以成型时压力增高。塑件的脱模角度宜稍大。ABS还易吸水，所以为了得到较好的塑件，在加工之前，还必须把它进行干燥处理。要求塑件精度较高时，可以控制模温在50~ 600 C左右，热水器的盖要求它的外表面光泽，应控制模温在60~ 800C左右。
ABS塑料的收缩率为0.3%~0.8%，塑料的收缩率对塑件的质量和形状是一个很重要的参数。
取其制品精度IT5级，要得到良好的塑件，不但要控制好塑料的收缩率，而且还要对模具质量也很重要，一副较好的模具，模具加工容易，寿命较高，而且对产品的质量得到很好的保证。
该工件是属于薄壁塑件，且过渡角也不是很大，所以模具的型腔和型芯加工是比较难的。此塑件算是小型塑件，所以模架也不算大，并且精度也不是要求特别的高，所以采用一模多腔，这样对提高生产效率是很有利的。

第3章 注塑模的设计要点

ABS塑料它是属于热塑性塑料，该产品是通过注塑成型的。它的原理是将颗粒或粉状塑料从注塑机的料中送进加热器中，经加热熔化，在受压的情况下，把它注到成型的型腔中，再冷却成型。注塑成型它的周期短，能成型复杂的、尺寸精确的制件。它的成型工艺过程包括如下：成型前的准备，注塑过程，塑件后处理。由于ABS料它是属于易湿的塑料，所以在加工前要把它进行充分的干燥。注塑过程它是一个比较关键的进程，各个步骤都要控制好，这对塑件的质量和形状起着至关重要的作用。注塑成型的核心问题是：就是采用措施得到良好的塑料熔体，并把它注塑到型腔中去，在控温下，使塑件达到所求的质量。温度、注塑压力、时间是其关键的工艺参数。
注塑模按结构分为单分型、双分型和多分型面，此塑件是采用侧浇口工件较简单，因此采用单分型面的模具，又因为该工件属于薄壁塑件，当采用推杆，会把塑件容易顶坏。所以该工件采用推件板推出，容易保证塑件的质量。注塑模包括：成型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、加热和冷却系统、排气系统、支承零部件。只有处理好各个环节的制约关系，才能设计出一副较好的模具出来，一副模具设计出来，把它装在注塑机上，还要通过校核，才能投入生产。因此注塑模与注塑机的关系也是至关重要。

第4章 注塑模的设计
第4.1节 成型零件的设计

成型零件是决定塑件的几何尺寸和形状的关键。成型零件它直接与高温、高压的塑料流接触，因此成型零件要求具有较高的强度、刚度和耐磨性能。成型零部件，它包括：型腔、型芯、成型杆、和成型环等。该产品是IT5级精度制造的，产品外表面要求比较光滑，因此要求成型零件的抛光性能要好，表面应该光滑美观。表面粗糙度要求Ra0.4以下。型腔的材料选45钢。淬火处理，使其达到硬度40HRC以上。
(1) 型腔的结构设计：由于该塑件结构比较简单，但要求其精度也要较高，要求其塑件不充许产生拼接线痕迹，经过仔细的参考，该型腔采用整体式较为合理。其结构和尺寸如下图所示：

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冷却时间的计算：影响冷却时间的因素有如下：1、模具材料 2、冷却介质温度和及流动状态 3、模塑材料 4、塑件壁厚 5、冷却回路的设计 6、模具温度。
冷却时间指塑料熔体从充满型腔时起到可以取出塑件时止这一段时间。本副模具采用塑件截面内平均温度达到规定的脱模温度时，所需冷却时间的简化计算公式：
θ’=[t2/(3.142k)]In[8(Tm-Tw)/3.142(Ts-Tw)]
=[12/3.1422.7×10-7In[8(200-60)/3.142(80-60)]
4s
其中：式中θ’是塑件所需冷却时间；t 是塑件的厚度t=1mm；k 是塑件的热扩散率；k=2.7x10-7m2/s。Tm是塑料熔体温度；Ts塑件脱时的截面内平均温度；Tw是模具温度,ABS料时模具温度为60℃。
冷却水的进出口温差由下式校核：
t1-t2=Gx△i/900×3.14x102Cρv
冷却系统的设计原则：
(1) 冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大；
(2) 冷却水道至型腔表面距离应尽量相等；
(3) 浇口处加强冷却；
(4) 冷却水道出、入口温差应尽量小；
(5) 冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置；
(6) 冷却水道尽量避免在塑件的熔接痕处；
(7) 合理确定冷却水接头位置。

第4.7节 模架的设计

模架技术的标准，是指在模具设计中和制造中所应遵循的技术规范、基准、和准则。它具有以下定义：
（1） 减少了模具设计者的重复性工作；
（2） 改变了模具制造行业“大而全，小而全”的生产局面，转为专业生产；
（3） 模具的标准化是采用CAD/CAM技术的先决条件；
（4） 有利于模具技术的国际交流和模具出口。
该模具的模架采用A3型，它适应于单分型面的模具的推件板的推出机构，且可以用潜伏式浇口。其图可见其装配图。根据《塑料模具技术手册》表9-16的中小型模架的尺寸组合系列：选A3型中的编号为17号的它的各个参数如下：
采用A3-355459-17-Z1 GB/T 12556-90：
模宽B=355mm,模长L=459mm；
模板A=40mm ,材料45钢；
模板B=25mm，材料Q235钢；
垫块C=100mm ，材料T8A；
推件板的厚度为20mm,T8A，前面已经说明了，型芯固定板的厚度为20mm，采用45钢。
动模座板的高度为32mm,它的材料为40Cr钢，定模座板的高度为32mm,它的材料也为40Cr钢。
模架的总高度计算得：
H=32+32+20+20+A+B+C

=32+32+20+20+40+25+100
=269mm
经校核模具的强度和刚度都是足够的。且模架的大小也适中，经核算选用该模架是较为合理的。

第4.8节 注射模与注射机的关系

型腔的数量的确定和校核：此副模具选用的是SZ-320/1250的注射机。其中技术规格见《塑料模具设计手册》中的235页。现详述如下：这是由上海第一塑料机械厂生产的：
理论注射量为335cm3,
螺杆直径D=48mm,
注射压力145Mpa,
注射速率v=140g/s,
塑化能力 19g/s,
螺杆转速 v=10~200r/min,
锁模力 F=1250KN，
拉杆内间距 d=415x415mm,
移模行程 s=360mm,
最大模具厚度 d=550mm,
最不模具厚度 d=150mm,
锁模形式为双曲肘，
模具定位孔直径为D=φ160mm,
喷嘴球半径 d=SR15。
由注射机料筒塑化速率确定型腔数量n得：
n=2≤(KMt/3600-m2)/m1
≤(0.8x19x3600x6/3600-40)/15
≤3.4
其中n是型腔数目，K是注射机的最大注射量的利用系数，取0.8，M是注射机的额定塑化量，t 是成型周期，此时取6s(因为在上面算了塑件的冷却时间为4s,它占整个周期的2/3.)m2 是浇注系统的塑料的质量体积。型腔数为2符各要求。
注射量的校核：
由公式得: nm1+m2≤80%m
2x15+40≤80%x335/1.02
70≤262
其中：m 是注射机充许的最大注射量，1.02是ABS的密度。所以能保证注射模内所需熔体总量在注射机的最大注射范围内。
塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核；
经算得，塑件在分型面的投影面积和浇注系统在模具分型面的投影面积之和最多不超过5500mm2,在此就作5500mm2。
由锁模力的校核公式得：
(nA1+A2)P求也不是高精度的，根据《塑料模具技术手册》中的经验，它所需的压力一般选70~100Mpa即可。经查得此注射机的注射压力为145Mpa,所以由此可得它的压力也是中够的。
喷嘴尺寸的查表得它的球面半径为SR15,符合R2=SR+0.5，这样有利于主流道的凝料脱出。
模具厚度的校核：
Hminmm≥35mm
所以也是符合的，25是塑件的高度。
由上述可各个数据可以得到，选择SZ-320/1250的注射机是合适的。选择好的注射机是得良好的塑件的重要的因素之一，因此这个步骤是不必不可少的。

第5章 设计总结

这次毕业设计是我独立的工作工学习，通过解决问题的过程中，温故了以前的知识，更深刻的理解了更多的概念，这是与没有搞过独立设计不能比拟的，其中我也明白了知识的价值，当知识被用时，知识就是力量。通过一副模具的设计，才懂得了知识是建立实践中的，它需要一丝不苟的精神。而不能不运用知识，就在于我们是否真正的学好了知识的检验。通过这次设计，它使我懂得了设计是需要严谨的工作态度的。同时也加强了我查阅资料的能力，此次设计由于自已的水平有限，设计中存在漏洞和错误之处，望各位老师批评和指导。

致 谢

随着社会的发展，机械行业的模具专业在我国现代工业发展中成为一个越来越重要的分支。模具渗透着整个社会。不管在那个行业，都有模具的存在。日常生活中轻重工业，都离不开模具生产，模具就是为了得到所需要的产品。要什么样的产品，就可以生产什么样的模具，如（塑料模具 、冷冲压模具、压铸模、橡胶模 ）。
模具生产也是一个比较难的过程，生产模具的机器有很多（电火花成型机、数控线切割、车床、铣床、刨床、磨床、镗床等）。
通过三年的学习，我对模具设计与制造有了深刻的认识。单独设计过塑料模具，冷冲模等，从中我了解到很多的模具结构、模具加工工艺、模具的用途。并且学到不少的书本上没有的知识，就拿塑胶模来说，对于影响模具寿命的因素，主要是模具的加工精度，还有模具的材料，模具生产批量，模具结构等。影响模具的产品质量的主要因素是模具的制造精度。
在这次毕业设计过程中，得到了何老师的大力支持与热情帮助，特别是在我的设计中给我提出了许多宝贵的意见；同时，感谢我们的专业老师的指导和指正，感谢学校提供给我们的各种有利条件；感谢各位同学的协助；使我在设计中提高了自己，也锻炼了自己动手的能力，在此一并致以衷心的谢意。由于本人水平有限，错误和不妥止出在所难免，敬请各位读者批评指正。望各位老师不吝赐教。
通过这次毕业设计，我从理论和实践上又更进一步的加深。模具结构设计的好坏直接影响产品质量和经济。中国加入了WTO可以说是对各行各业都是一种考验。希望我们模具这一行会更加发达。
最后感谢各位老师对我三年的教诲，这将对我终身受益！

参考文献

（1） 王鹏驹主编《塑料模具技术手册》，机械工业出版社，1999年9月第1版。
（2） 屈华昌主编《塑料成型工艺与模具设计》，机械工业出版社，2002年3月第一版。
（3） 熊逸珍、戴立玲、黄素华主编的《画法几何及工程制图》，湖南大学出版社，1998年9月第一版。
（4） 丁仁亮、周而康主编的《金属材料及热处理》，机械工业出版社，2001年4月第一版。
（5） 于华主编的《注射模具设计技术及实例》，机械工业出版社，2002年1月第一版。
（6） 张建中主编《机械设计基础》，中国矿业大学出版社，1999提1月第一版。

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