1、 专业课程综合设计题 目 电风扇旋钮的塑料模具设计姓 名 余法庭 专 业 材料成型及控制工程 学 号 201146078 指导教师 张莉 郑州科技学院机械工程学院二一五年一月目 录前 言 .第 1 章 塑料模具课程设计任务书 .1第 2 章 塑件的工艺分析 .2第 3 章 注塑模的设计要点 .3第 4 章 注塑模的设计 .4第 4.1 节 成型零件的设计 .4第 4.2 节 合模导向机构的设计 .7第 4.3 节 推出机构的设计 .9第 4.4 节 浇注系统与排溢系统的设计 .12第 4.5 节 分型面的设计 .17第 4.6 节 温度调节系统的设计 .18第 4.7 节 模架的设计 .20第
2、 4.8 节 注射模与注射机的关系 .21第 5 章 设计总结 .23致 谢 .24参考文献 .25前 言塑料模具课程设计是模具设计与制造专业学生最重要的实践教学环节之一，是对学生知识掌握情况的一次全面训练与考察。塑料模具课程设计对于学生巩固和深化所学知识、培养塑料模具设计能力、形成良好的职业素养具有非常重要的意义。近年来，由于模具技术的迅速发展。模具设计与制造已成为一个行业越来越引起人们的关注。成为生产各种工业产品不可缺少的工艺装备。作为二十一世纪的大学生，综合方面的素质越来越显得重要，特别要从事模具专业，毕业设计是培养综合运用所学理论知识和技能解决实际问题的一个重要环节，这是对我们大学阶段
3、智力的一次总检验。更是我们受到集中培养和综合设计能力，科研能力，创新能力的一次难得的机会。毕业设计的主要目的有两个：一，让学生撑握查阅资料与手册的能力，能够熟练运用 CAD 进行模具设计；二，掌握模具设计方法和步骤，了解模具的工艺过程。此次本人设计的课题是：注塑模的设计。此注塑件是电风扇开关旋纽，体积小，形状复杂，在设计过程中，本人通过了参考实际产品，了解塑件的特点。在设计过程中查了很多资料。在设计过程中得到了何晓明 等老师的精心指导和广大同学的帮助，在此表示感谢。电风扇旋钮的模具设计02 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
4、件时有较好的光泽。其密度为 1.021.05g/cm 3 . 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
5、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。电风扇旋钮的模具设计13 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
6、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
7、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。电风扇旋钮的模具设计24 注塑模的设计4.1 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
8、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：查阅资料可得塑件的理想的外壁圆角半径为塑件的壁厚的 1.5 倍。即 R=1.5Xt,即 R=1.5mm,该型腔的加工，先下料一块为 400X400X50mm 的 45 钢，然后在磨床上进行磨削，使其达到应有的光洁度，然后热处理，使其达到硬度达到 40HRC 以上。成型的型腔可以在电火花机上加工得到所要的尺寸和精度，最后通过精磨和抛光，得到所要的型腔。电风扇旋钮的模具设计3(2)型腔的工作尺寸计算：所谓工作尺寸就是指成型零件上直接用以成形塑件部位的尺寸。它
9、主要包括型腔的径向尺寸、型腔的深度、中心距等尺寸。它受到塑件的尺寸精度的影响。型腔的计算公式如下：型腔的径向尺寸计算 (L M)0z =(1+Scp)Ls-3/4 0z=(1+0.55/100)x52-3/4x0.0130z=52.286-0.009750z=52.27650z 。(L)0z =(1+Scp)Ls-3/4 0z=(1+0.55/100)x15-0.75x0.0080z=15.07650z其中 LM是型腔的径向尺寸，S cp是塑料的平均收缩率，是塑件的公差值。查表得 ABS 塑料的最小收缩率为 0.3%，最大的收缩率为 0.8%，由公式得 Scp=(0.3%+0.8%)/2 得
10、Scp为 0.55，至于塑件的精度，在此到的系数为 0.75，当塑件的精度不同时会有变化。型腔的深度尺寸计算：（H M） 0z =(1+Scp)Hs-2/3 0z=(1+0.55/100)x26-0.009x2/30z=26.143-0.0060z = 26.1360z其中 HM为型腔的深度尺寸，的系数取 2/3。塑件的字体是通过在型腔上做相反的字，它的深度为 0.3mm,它是通过金雕工艺，把它雕到上的，因此在这里不详细说明是怎么样生产出来的。(3）型芯的结构设计：型芯是成型塑件的内表面的的零件。此塑件它有两个小孔，它是用小型芯来成型，主型是用来成型塑件的内壁，塑件的内表面精度要求要稍微低一些
11、，因此型芯的加工可以稍稍粗糙点。该芯采用整体式，它结构牢固，它固定在动模固定板上。其形状和电风扇旋钮的模具设计4尺寸如下图：所示：其工件角度都是通过核算而得到的。型芯选 45 钢，淬火处理，使其硬度达到 40HRC以上，以保证其硬度，不使它在加工时，变弯、变软。它的加工过程是，先取一段60x40 的一块圆棒料，开始在车床上车削，然后进行热处理，再进行电火花加工，使其达到所要求的形状和尺寸，最后进行磨和抛光。型芯的尺寸计算：型芯的径向尺寸：(L M)-z 0=(1+Scp)Ls+3/4 -z 0=(1+0.55)x50+0.75x0.011-z 0=50.2835-z 0(LM)-z 0=(1+
12、Scp)Ls+3/4 -z 0=(1+0.55/100)x13+0.75x0.008)-z 0=13.0775-z 0其上面字母所表示的意义和型芯的字母是一样的。型芯的高度尺寸计算如下：（H M）=(1+Scp)Hs+2/3 -z 0=(1+0.55/100)25+2/3x0.006-z 0=25.1425-z 0塑件中心距的尺寸计算：（L M） -z 0=(1+Scp)Ls /2=(1+0.55/100)x26/2电风扇旋钮的模具设计5塑件理想的内角圆半径应为塑件壁厚的 1/3 以上。所以取内角圆半径为 0.5mm.型腔由于受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度。如果型腔侧壁和厚度过下，
13、则会引起溢料和出现飞边，这样就降低了塑件的精度，严重时还会影响脱模。因此还要计算侧壁和底板的厚度。模具型腔的壁厚的计算，应以最大的压力为准。此塑件是属于小尺寸塑件，为了防止其弹性变形，其内应力超过许用应力，强度不足是主要原因，因此应以强度计算。这个零件可以近似看作圆形件。型腔侧壁的计算如下：S=r(/(-2P) 1/2S 是侧壁厚度。P 是型腔压力，模具材料的许用应力。r 型腔半径。经算得，图中型腔的壁厚已经足够。型腔的厚度计算公式如下：h=1.1rx(p/) 1/2其中：h 型腔的高度，r 型腔的半径。经算得 15mm 已经满足要求了。型腔动模支承板的厚度的计算。因为该型腔是采用整体式型腔，
14、动模垫块厚度的选择显得较为自由。 S=3.14xR2 =3.14x26x26=21.22cm2由教材上的书 161 页的表 5-18 查得垫块为 2025mm.本副模具选厚度为 25mm.4.2 分型面的设计打开模具取出塑件或浇注系统的凝料的面，称之为分型面。分型面的设计它受到塑件的形状、壁厚、和外观、尺寸精度、及模具型腔的数目等诸多因素的影响。型腔数目的确定及布置。根据塑件的精度确定型腔的数目：根据经验每增加一个型腔，塑件的精度就要下降 4%左右，该塑件它要求它的精电风扇旋钮的模具设计6度比较高，根据塑料模具技术手册 ，得到经验公式：n=(x-L/100)(L/100)x(4/100)=25
15、00x/L-24=(2500x0.013)/（0.05x25）-24=2所以确定模具的型腔为 2。其中 x 是塑件尺寸的公差，%是料的收缩率，ABS料取 0.05%，L 是塑件的基本尺寸。型腔的布局：由于型腔的排布与浇注系统布置密切相关，因而型腔的排布在设计中加以综合考虑。型腔的排布应使每个型腔都通过浇注系统从压力中等分所得的足够压力，以保证塑件熔体同时均匀地充满每个型腔。该模具采用的平衡式，其结构装配图所示。分型面设计：该模具采用的是单分型面的模具，其分型分面的设计原则就满足以下几项原则：（1） 塑件的脱模；（2） 保证的塑件的质量。该模具采用在最大圆周上，保证了塑件的外观；（3） 便于模具加工，该模具采用在圆周上分型，模具的型腔容易在电火花上加上，型芯也易于加工；（4） 对成型面积的影响及对排气效果的影响；该模具的成型面的设计可以见装配图，它基本符合上述要求。4.3 合模导向机构的设计导向机构是保证动模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。本副模具是采用导柱、导套导向。导向机构它起到的作用有：定位作用、导向作用、承载作用、保持运动平稳的作用。
