电吹风外壳塑料模具设计毕业论文.doc

《电吹风外壳塑料模具设计毕业论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电吹风外壳塑料模具设计毕业论文.doc（23页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、南京铁道职业技术学院毕 业 论 文 题 目： 外壳塑料模具设计 作 者： 学 号： 系 ： 专 业： 班 级： 指导者： 评阅者： 2011年 6月 毕业设计（论文）中文摘要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

2、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

3、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；塑料模具目 录1 绪论21.1 选题背景21.2 设计内容22 零件工艺技术分析32.1 塑件原材料特性32.2 塑件原材料成型性能32.3 塑件的结构和尺寸精度表面质量分析43 模具结构设计53.1 注塑模具总体结构的确定53.2 选择注塑机型号及其参数53.3 确定分型面73.4 浇注系统的设计和选择83.5 模具成型部件的设计和计算93.6 排气系统的设计113.7 模架的确定和标准件的选择113.8 与型腔

4、零件有关参数的校核123.9 温度调节系统的设计133.10 推出机构(脱模）133.11 导向机构143.12 射机有关参数的校核143.13 冷却系统设计153.14 注塑分析154 模具装配及调试174.1 装配174.2 试模17结 论19致 谢20参 考 文 献211 绪论1.1 选题背景本课题是来源于企业，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

5、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

6、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1.021.05g，供给原料为微黄色或白色不透明粒料，可燃烧，但燃

7、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。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。流动性中等，溢边值为0.04左右。壁厚熔料温度对收缩率影响极小，塑件尺寸精度高。比

8、热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。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。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。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。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5060；而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在6080。ABS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。ABS是丙烯腈、

9、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。ABS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。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。耐冲击性能：有高抗冲击强度，电绝缘、防霉、防湿及耐水性能。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,

10、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29.519cm，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

11、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=29.519cm，密度p=1.05g，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：:注射量为： 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SZ100

12、0/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 /8085时间 /h23成型过程料筒温度后段 /150170中段 /165180前段 /180200喷嘴 /170180模具温度 /5080时间注射 /s05保压 /s2090冷却 /s201200压力注射 /MPa60100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%

13、-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，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365365。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/mm55模板的最小厚度/mm150标称注射量/ 145模板的最大厚度/mm360合模力/N1000000模板尺寸400400注射压

14、力 /MPa176拉杆空间/mm365365注射行程/mm310合模方式液压机械螺杆转速/（r/mm）0220电机功率/KW11模板最大行程/mm670定位圈尺寸/mm150喷嘴球半径/mm12喷嘴孔直径/mm8注射方式螺杆式最大成型面积/1800定位圈尺寸/mm150注射时间/s23.3 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

15、尺寸为： d=注塑机喷嘴球直径+（0.5-1） =40.5-1=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。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。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50HRC55HRC，如下图3-4所示。图 3-4 浇口套3.4.2 分流道的设计分流道的布置分流道的形状和截面尺寸由于聚乙烯

16、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。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0.81.6,在此取1.6。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。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=161.5310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。查其尺寸公差：,由于尺寸精度为中等，故分别取制造偏

17、差为尺寸公差1/3，磨损偏差为尺寸公差1/6，即：。塑料收缩率范围为：0.3%-0.8%，则平均收缩率为：故型芯径向尺寸为：（设计尺寸参见零件图3-5所示）图 3-5 型芯型芯径向尺寸的计算： 塑件的基本尺寸为,磨损量为，模具型芯的基本尺寸为,可得： 型芯高度公式3.5.2 型腔型腔径向尺寸的计算： 塑件的基本尺寸为，磨损量为，则塑件的平均尺寸为，模具的型腔的基本尺寸为，则模具型腔的平均尺寸为。当型腔的平均磨损量为时，考虑到平均收缩率，则可列出如下等式： 对于中小型塑料制品，令，并将比其他各项小得多的略去，则有型腔如图3-6所示。图 3-6 型腔标注制造公差后得到的模具型腔的径向尺寸为型腔深度

18、公式3.5.3 中心距尺寸的计算塑件上凸台之间、凹槽之间或凸台与凹槽之间的中心线的距离称为中心距。由于中心距的公差都是双向等值公差，同时磨损的结果不会使中心距尺寸发生变化，在计算时不必考虑磨损量，因此塑件上的中心距基本尺寸和模具上的中心距基本尺寸均为平均尺寸。中心距尺寸公式为： 3.6 排气系统的设计此塑件为中型逆件，可利用顶针与模板之间的间隙排气，其间隙为0.03-0.05。3.7 模架的确定和标准件的选择由前面的型腔大布置以及相互的位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合模架标准架，选用结构形式为HASCO_E型，模架尺寸为346396的标准模架，可符合要求。如下图3-7。 图 3-7 模架3.8

19、 与型腔零件有关参数的校核 型边缘距离的校核校核合格。为模腔材料的许用应用，查Cr12MoV 的许用应力为245MPa为型腔的平均压力 腔底板厚度的校核 模具闭合高度的校核计算模具的闭合高度为： 查SZ1000ZH得，即模具满足的安装要求。 模具的外形的校核：本模具的外形的尺寸为：396396220查SZ1000ZH注射机的模板的最大安装尺寸为400400，故能满足模的安装要求。 开模行程的校核：模具的行程为查SZ1000/ZH的最大开模行程为670mm177mm,即能满足注射机的开模要求。3.9 温度调节系统的设计查表得ABS成型时所需的温度为50-80，设此模具的温度为60。冷却水的体积流

20、量 冷却水管直径为了使水处于湍流状态，查表得在d=3。冷却水在管道内的流速 由式 大于最低流速1.10m/s，达到湍流状态，所以管道直径选用合理。冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数查表得f=7.22(水温为30时)，因此冷却管道的总传热面积3.10 推出机构(脱模）3.10.1 推出机构形式的确定此塑件采用顶杆推出，推杆设计在塑件的台阶处，每个塑件由6根推杆推出，其结构如装配图所示。顶杆如图3-8所示。图 3-8 顶杆3.10.2 脱模力的计算 脱模力系数 塑料的线性膨胀系数 在脱模温度下，塑料的抗拉弹性模量 塑料的软化温度 脱模时塑件的温度 塑件的厚度 型芯脱模方向高度3.10.3 脱模力

21、的校核查SZ1000ZH的顶出力为即能满足注射机的要求。3.11 导向机构导柱选用模架本身的规格，其长度与开模行程有关，必须另行选择计算。导柱如图3-9所示。图 3-9 导柱3.12 射机有关参数的校核3.12.1 型腔数量的校核由于注射机的额定注射量校核模具的型腔数量：,型腔数目校核合格。式中 为系统凝料和飞边所需的体积， 为每个塑件的体积， 为注射机的额定注射量。3.12.2 注射压力的校核 注射压力校核合格。式中 K为注射压力安全系数一般为1.251.4。3.12.3 锁模力的校核式中 F分型面上的张开力， p型腔内熔体的平均压力， A每个制品在分型面上的投影面积， B流道和浇口在分型面

22、上的投影面积， K为锁模力安全系数，一般取1.11.2。其他尺寸的校核只有待模架选定，结构尺寸确定后才可进行。3.13 冷却系统设计冷却水道采用直流式，其加工简单，成本低。冷却水道分为上下两层，每层到塑件的距离为30。由于在注塑过程中壳体半圆球部分和浇注部分温度较高，需使水管靠近这些部分，提高冷却效果。根据塑件尺寸，设定每层冷却水管四根，每根管间距离为40，进水管和出水管的温差为1.03，在2以内，不会造成冷却不均的情况。3.14 注塑分析3.14.1 流动分析从流动分析来看(如图3-10所示），在注塑过程中存在气穴和熔接痕，其主要原因是ABS材料吸湿性较强，材料塑化时含有较多水分，导致成型时

23、存在气孔和熔接痕，其解决方法是材料在材料在塑化之前需进行一定的干燥处理4h，是水分含量在0.2%以内。同时在模具设计时增加排气系统设计，减少气孔和熔接痕。由于气穴和熔接痕出现的位置很接近，所以可在此位置设计定出装置，以便排气。(a)气穴；(b)熔接痕；(c)排气孔；图 3-10 排气系统3.14.2 翘曲变形分析翘曲是由收缩变化过大引起的制件缺陷，一般情况下，导致收缩变化过大的原因有3条：不同区域的收缩不均匀冷却不均匀和分子不均匀。从分析结果来看，其翘曲变形的最大值为0.17，其中由于冷却引起的变形很小为310，由于收缩产生的变形为0.17，因此是收缩时引起翘曲的主要原因。4 模具装配及调试4

24、.1 装配此模具是单分型面注射模模具，它也称为二板式注射模具，它具有注射模具中最简单的一种结构形式。模具的装配，就是把他们的组成零件按照图纸的要求连接或固定起来成为各种组件、部件。最后将所有的零件、组件和部件连接或固定起来成为模具，并能够生产出合格制品的过程。在装配过程中，既要保证配合零件的配合精度，又要保证零件之间的位置精度。对于具有相对运动的零部件，还必须保证他们之间的运动精度。因此冲压模具装配的精度的高低及质量的好坏，直接影响制件的生产能否正常进行，同时还会影响制件的尺寸精度以及生产的成本。导柱、导套与模板之间一般采用过盈配合，装配时可采用手动压力机将导柱压入动模板的导柱孔，复位机构的装

25、配复位杆与固定板一般采用过度配合。模架的装配比较的简单，主要是用螺钉将装有导套的定模板连接起来。4.2 试模模具在装配完成之后，在交付生产时试模，其目的是检查模具在设计制造上是否存在缺陷，若有，则要求排除；对模具成型工艺条件进行试验以有利于模具成型工艺的确定和提高。其工作原理：合模时，在导柱和导套的导向定位下，动模和定模闭合。型腔由定模板上的凹模与固定在动模板上的凸模组成，并由注射机合模系统提供的锁模力锁紧，然后注射机开始注射，塑料熔体经定模上的浇注系统进入型腔，待熔体充满型腔并经过保压、补缩和冷却定型后开模。开模时，注射机合模系统带动动模后退，模具从动模和定模分型面分开，塑件包在凸模上随动模

26、一起后退；同时，动模移动一定距离后，注射机的顶杆接触推板，推出机构开始动作，使推杆将塑件从凸模中推出，塑件与浇注系统凝料一起从模具中落下，至此完成一次注射过程。合模时，推出机构靠复位杆复位并准备下一次注射。模架结构如图4-1所示。图 4-1 组件爆炸图装配图如图4-2所示。图 4-2 装配图1上模座，2型腔固定板，3型芯固定板，4支撑板，5垫块，6推件板，7顶杆固定板， 8动模座板，9下模座板，10固定块，11螺钉，12导柱，13导套，14浇口套，15定位圈，16螺钉，17限位钉，18冷却水孔，19型腔，20型芯，21顶杆，22螺钉。结 论利用各种CAD、UG软件的优势，在设计前将产品设计、模

27、具设计、实验综合全面考虑，大大减少因设计不合理而造成的时间延误，增加设计的可信度，达到避免设计缺陷，缩短开发周期的目的。这里注射成型工艺分析过程和应用研究是一个涉及较多工艺参数的应用性课题，其中对某些参数的研究和认识难免存在一定的误区和不足，对许多工艺相关性方面有待于做进一步的研究和探索。本课题的难点是由于该零件的曲面较多，所以分模时会比较困难本次设计与以前所做的课程设计有着很大的不同。在本次设计中，核心零件都是基于UG 的优化模块实现优化设计。这是在具体方法上对传统设计的革命。传统设计计算繁琐且重复率较高，尤其在试凑计算时对经验要求很高，然而优化设计只要确定设计变量、确立优化目标、定好约束条

28、件就可以由计算机去完成复杂的迭代计算。在完成本次毕业设计的过程中，本人渐渐地熟悉了注塑模具设计的一般过程和步骤。设计过程中需大量地运用已学过的知识，因此很好地巩固了书本上所学到的知识，配合自己动手所得到的实践经验，对所学知识（尤其专业知识）掌握得更加牢固。在本次设计过程中遇到过不少问题，例如对软件的不熟悉，软件的很多功能以前都没有接触过，因此需从头学起，边学边做，也因为这样，印象特别深刻，掌握得特别牢固。在设计过程中，模具的分型面的确定是比较难的，在UG中分型面的绘制也是比较难的，难点有凸有凹，不可以用拉伸的方法创建分型面，要用复制的方法创建分型面。又图中的面与面不在同一平面上，要用拉伸与合并

29、的方法创建分型面。最终确定用复制的方法创建,然后用拉伸的方法创建平面的分型面，再用合并的方法合并各个创建的分型面，最后用延拓的方法使分型面到达模芯的边缘。通过这次模具设计，使我加深了模具方面的认识，在这个过程中，培养了自身的独立思考问题、解决问题的能力。致 谢在本次毕业设计过程中，是自己在大学三年所学到的所有知识的一个总结，一次综合性的运用，这次的毕业设计，将自己的能力提升到一个更高的层次，通过自己所学到的专业理论知识来发现问题解决问题；同时也培养了自己认真细心严谨的工作和学习态度；使自己能够较好较快的寻找资料利用资料来解决问题。这为自己以后踏上工作岗位积累了丰富的经验。从十一月份接受课题到现

30、在完成毕业设计论文,衷心的感谢老师们给予了精心的指导和热情的帮助,尤其在课题设计的前期准备阶段和本人的数据库的设计阶段,老师们提出许多宝贵的设计意见,在最后的测试修改阶段老师在百忙之中抽出时间为我们提供了必要的帮助,这样使得我们得以顺利的完成毕业设计开发工作,在将近半年的相处时间里,老师渊博的知识,敏锐的思路和实事求是的工作作风给我留下了深刻的印象,这将使得我终身受益,谨此向老师们表示衷心的感谢和崇高的敬意。参 考 文 献1朱光力.模具设计与制造M.北京：高等教育出版社，2003.2柳朝华.基于CAE的塑料法兰优化设计D.上海：上海交通大学，2006.3贾闰礼，程志远.实用注塑模使用手册M.北

31、京：中国轻工业出版社，2000.4王天成.注塑成型新工艺新技术与注塑模具创新设计实用手册M.世界知识音像出版社，2005.5申开志.注塑成型模具M.北京：中国轻工业出版社，2002.6陈志刚.塑料模具设计M.北京：机械工业出版社，2002.7刘靖岩.模具设计与制造M.北京：中国轻工业出版社，2005.8许发樾.实用模具设计与制造手册M.北京：机械工业出版社，2005.9宋满仓.注塑模具设计与制造实践M.北京：机械工业出版社，2003.10夏江梅.塑料成型模具与设备M.北京：清华大学出版社，2005.11齐卫东.塑料模具设计与制造M.北京：高等教育出版社，2004.12屈华昌.注塑成型工艺与模具设计M.北京：机械工业出版社，2005.13朱光力.塑料模具设计M.北京：清华大学出版社，2003.14伍先明.塑料模具设计指导M.北京：国防工业出版社，2006.15黄锐.塑料成型工艺学M.北京：中国轻工业出版社，2000.16高汉华，廖月莹.塑料成型工艺与模具设计M.大连理工大学出版社，2009.