电风扇开关上盖注射模具设计.docx
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电风扇开关上盖注射模具设计
桂林工学院南宁分院
塑料成形工艺与模具设计
课程设计
设计课题电风扇开关上盖注射模具设计
说
明
书
系部机电系
班级06模具
（2）班
姓名李胜辛
指导教师廖月莹洪峰
设计时间：
2008年10月11日
目录
目录……………………………………2
一．设计任务书………………………3
二．塑件的结构工艺分析……………4
2-1.塑件原材料的成型特性分析….........4
2-2.塑件的结构工艺性分析…………5
2-2-1．塑件的尺寸精度分析………………5
2-2-2．塑件的表面质量要求……………5
2-2-3．塑件的结构工艺性分析…………5
2-2-4．塑件的生产批量………………6
2-3．初选注射机………………………6
2-3-1．制定成型工艺卡…………………6
2-3-2．确定成型设备……………………6
2-3-3．确定模具温度和冷却方式…………6
2-3-4．确定注射成型的工艺参数…………6
2-3-5．根据塑件本身的几何形状及生产批量确定型腔数目…………………….7
2-3-6．计算塑件体积和重量………………7
三.分型面及浇注系统的设计……8
3-1.分型面的选择……………………8
3-2．浇注系统的设计…………………9
3-2-1．主流道和定位圈的设计………….10
3-2-2．分流道的设计…………………11
3-2-3．浇口的设计……………………11
3-2-4．冷料穴的设计………………--------------_____________________________________________________________________________________________________________……11
四．模具设计方案论证……………12
4-1．型腔布置……………………12
4-2．成形零件的结构确定……………12
4-2-1．型腔的设计………………12
4-2-2．型芯设计…………………12
4-3．导向定位机构设计…………12
4-4．推出机构设计………………12
4-5．冷却系统设计………………13
4-6．抽芯机构的确定……………13
五．主要成型零部件的设计计算…13
5-1．成型零件的成型尺寸…………13
5-2．模具型腔壁厚的确定…………13
5-2-1．型腔侧壁厚度S的计算…………14
5-2-2．型腔底板厚度T的计算…………14
5-3．抽芯机构的设计计算…………15
5-3-1．抽芯距S的计算……………15
5-3-2．抽芯力的计算………………15
5-3-3．确定滑块上的弹簧……………15
5-3-4．确定楔紧块的
′……………15
5-4.推出机构的设计……………15
5-5.标准模架的确定……………15
六．成型设备的校核计算…………15
6-1．注射机注射压力的校核…………15
6-2．最大注射量的校核……………15
6-3．锁模力的校核………………16
6-4．安装尺寸的校核………………16
6-5．推出机构的校核………………16
6-6．开模行程的校核………………16
七．心得体会……………………17
【参考文献】…………………..18附图（Moldflow对塑件的分析）…19
模具报价………………………………………21
模具三维爆炸图……………………………….22
一、设计任务书
1.塑料制品名称：
电风扇开关上盖
2.成型方法与设备：
在XS-ZY-125型注射机上成型
3.塑料原料：
ABS
4.收缩率：
0.3%-0.8%
5.生产批量：
30万件
6.塑件图：
图1所示为该制品的二维图样，图2所示为该制品的三维图样。
图1
图2
二、塑件的结构工艺分析
1.塑件原材料的成型特性分析
ABS是聚苯乙烯的改性产品，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/cm３。
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，易于成型和机械加工，成型塑件表面有较好的光泽，经过调色可配成任何颜色，表面可镀鉻。
其缺点是耐热性差，连续工作温度70℃左右，热变形温度为93℃左右，但热变形温度比聚苯乙烯，聚氯乙烯，尼龙等都高，耐候性能差，在紫外线作用下易变硬发脆。
ABS可采用注射，挤出、压延、吹塑、真空成型、电镀、焊接及表面涂饰等多种成型加工方法。
ABS成型性能如下：
（1）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。
（2）流动性中等，溢边值为0.04m左右。
（3）壁厚和熔料温度对收缩率影响极小，塑件尺寸精度高。
（4）比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。
（5）表现黏度对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大多采用点浇口形式。
（6）顶出力过大或机械加时塑件的表面会留下白色痕迹，脱模斜度宜取2°以上。
（7）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。
（8）宜采用高料温、高模温、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℃。
2．塑件的结构工艺性分析
（1）塑件的尺寸精度分析
该塑件需标注公差的尺寸有83
，2
，12
，4
，属于一般精度要求，其他尺寸均为未标注公差，可按MT5查取公差。
下表列塑件主要尺寸的公差要求。
部位
尺寸
尺寸公差
部位
尺寸
尺寸公差
外形尺寸
85
孔尺寸
15
20
间距尺寸
42.5
±0.50
内形尺寸
25
内形尺寸
12
83
2
10
4
81
17
（2）塑件的表面质量要求
该塑件要求外观光洁，色彩艳丽，不允许有成型斑点和熔接痕，Ra为0.4um,而内表面没有特殊要求。
（3）塑件的结构工艺性分析
从图纸上看，该塑件外型为四方壳罩，圆角过度且无尖角存在，侧壁厚均匀，顶部厚度比侧壁厚1mm,可以避免在顶部产生熔接痕，且符合最小壁厚要求。
塑件型腔较大，有一个尺寸为
15的孔，它符合最小孔径要求。
在塑件一侧有一个尺寸为2x4的矩形孔，要考虑侧向分型抽芯装置。
④为使塑件顺利脱模，可以在塑件内部增设1度~2度的拔模斜度。
⑤内部有四个均布的加强肋,可增强塑件的强度,减少塑件的变形.肋的侧壁设有1度左右的斜度,底部等处有R0.3的圆角过度.综上所述，该塑件可采用注射式成型加工。
（4）塑件的生产批量
塑件的生产类型对注射模具结构、注射模具材料使用均有重要的影响。
在大批量生产中，由于注射模具价格在整个生产费用中所占的比例较小，提高生产率和注射模具寿命问题比较突出，所以可以考虑使用自动化程度较高、结构较复杂、精度寿命高的模具。
如果是小批量生产，则应尽量采用结构简单，制造容易的注射模具，以降低注射模具成本。
该塑件产量是30万件，生产类型属于中批量生产，可以适合考虑采用一模多腔、快速脱模以及成型周期不宜太长的模具，同时模具造价要适当控制。
3.初选注射机，用Moldflow软件对塑件进行分析（查附图P19-20页）
（1）计算塑件体积或重量
通过三维造型可获得矩形上盖的体积V=29.9cm
ABS密度为
=1.03g/cm
所以塑件的质量
=1.03x29.9=30.8g.
（2）根据塑件本身的几何形状及生产批量确定型腔数目
由于该塑件的外表面无特别的要求,且生产批量不大,因此可以考虑采用一模二腔,型腔平衡布置在型腔板的两侧,以方便侧抽实现、浇口排列和模具平衡.
所谓最大注射量是指在对空注射时，螺杆或柱塞做一次最大行程的移动所能达到的注射量。
根据经验，在设计注射模具是，塑件和浇注系统凝料量不能超过注射机最大注射量的80％，即
nm+m1≤kmp
式中n—型腔数量，n=2；
m—单个塑件所用的塑料量，m=30.8g；
m1—浇注系统凝料所用的塑料量，m1=6.16；
k—注射机的最大注射量的利用系数，一般取0.8；
mp—注射机的最大注射量，mp=125g。
计算得
nm+m1=2×30.8＋6.16=67.76g＜mp=125g。
故注射机的最大注射量满足要求
3．锁模力的校核
锁模力是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力。
注射机锁模力的校核关系式为
F≥kpA
式中F—注射机锁模力，查相关表得XS-ZY-125型螺杆注射机的锁模力为900KN；
k—压力损耗系数，一般取1.1~1.2；
P—型腔内最大熔体压力，可取注射成型压力的25%~50%，p取28Mpa；
A—塑件及浇注射系统在分型面上的投影面积之和，本模具A=1.5×10
m
。
计算得
kpA=1.2×28×10
×1.5×10
m
×10
=504KN
F=900KN
＞504KN
故注射机的锁模力足够，满足锁模要求。
4．安装尺寸的校核
本模具采用的是A2—160315－45－Z1GB/T12556.1—1990的标准模架，模具的外形尺寸为355mm×400mm，模具闭合高度为H=90+50+50+80=270mm,查资料得XS—ZY—125型注射机动、定模模板最大安装尺寸420mm×450mm，允许模具的最小厚度H
=200mm,最大厚度H
=300mm，即模具的外形尺寸不超过注射机动、定模模板最大安装尺寸，模具闭合高度满足H
H
H
的安装条件，故该模具满足XS—ZY—125型螺杆式注射机的安装要求。
5．推出机构的校核
塑件实际推出距离为44＞20+10，满足推出距离要求。
6．开模行程的校核
注射机的开模行程是有限的，取出制品所需的开模距必须小于注射机的最大开模距离，本模具为单分型面注射模具，XS—ZY—125型螺杆式注射机的最大开模行程与模厚无关，校核关系式为
S＞H
＋H
+H＋（5~10）
式中S—注射机的最大开模行程，查资料得XS-ZY-125型螺杆式注射机的最大开模行程为S=300mm,
H---侧抽芯的滑动距离15mm;
H
—塑件脱模所需的推出距离，该塑件的脱模推出距离为44mm；
H
—塑件的高度，该塑件的高度为20mm。
计算得：
H
+H
+H+（5~10）=44＋15+20＋10=89mm＜300mm.
所以，注射机的开模行程足够大，满足要求。
以上分析证明，XS—ZY—125型螺杆式注射机能满足要求，故可以采用。
根据校核结论，将XS—ZY—125型螺杆式注射机填入塑件的成型工艺卡中。
七．心得体会
通过这次塑料模具的设计，我对注射模有了更深刻的了解，在老师的细心指导下，和我们日日夜夜的奋战中，终于顺利完成了。
通过这次实习，我在原来的理论基础上增加了不少实战性的知识，真正的把书本上的理论知识与实际操作结合起来。
在设计过程中，由于涉及到很多方面的知识，比如，以前学到过的公差，CAD，CAE等课程，统统到要记起来才能继续设计，因此我又重新复习了一遍以前的知识。
我们利用计算机辅助设计CAD/PROE/CAE等来进行塑料模具的设计和分析，使设计达到最佳水平，比动手画图更省时和省力，而且清晰明了，可见CAD/PROE技术在塑料模设计中已从研究阶段走上了实用阶段。
对这些软件的操作，我会更深入地去了解，去学习的，它们的作用真的是太强大了。
我们共设计了3周，不应该说是4周，我们拖了一周，由于是第一次设计，走了不少冤枉路，幸好老师通融，给我们多了一周时间，在这短短的4周里，我学到了很多，真正的学到了什么才是模具设计。
从开始到结束，我都很认真，感觉到自己在这短短的四个星期里学完了大学里的全部课程。
我们还有两个月就要出去实习了，这次设计等与给我们复习了以前学过的知识，并把这些知识与实际结合起来，真是一个难得的机会。
还有，设计过程中，我也发现自己有很多不足之处，知识不够全面，还要大大地学习相关方面的知识，提高我个方面的能力。
这次设计得到廖老师和洪老师的帮助和辅导，在这里我向他们表示衷心的感谢。
使我们明白了模具设计的总体流程，以后我一定更加努力学习，为将来打下坚固的基础。
【参考文献】
1．廖月莹，何冰强等：
塑料模具设计知道与资料汇编，大连理工大学出版社，2007年8月，第1-240页。
2．廖月莹，高汉华等：
塑料成型工艺与模具设计，大连理工大学出版社，2007年，第1-300页。
3．徐政坤等，塑料成型工艺与模具设计，国防工业出版社，2008年，第70-249页。
4．周开勤等，机械零件手册，高等教育出版社，2006年第六版，第63-95页。
5．林清安等，模具设计，电子工业出版社，2005年4，第37-127页。
6．诸小丽，韦余萍等，Pro/e实用教程，人民邮电出版社，2005年9月第一版，1-170页。
7．Moldflow'sDesignGroup：
ModernPlasticsMagazine，BriarcliffManor，2000年，5卷，9期
8．张芳：
模具CAD／CAM技术的应用，呼和浩持科技，2002年4月，第82-89页
（1）用Moldflow软件对塑件进行分析如下图：
最佳浇口和填充时间是分析
（2）压力和熔接痕的分析：
七报价清单
材料费（A）
注射材料ABS
型腔数2
模架结构采用A2—315400-40—Z1GB/T12556.1—1990
标准模架A板厚度为50㎜B板为50㎜
模架费用6000元
标准件费用700元
电极费用2000元
材料采购及报废风险费用15000元×20%=3000元
合计=11700元
设备加工费（B）
CNC加工费2500元
车、铣、磨床加工费用1800元
电加工费2500元
合计=6800元
人工加工费用（C）
钳工工时/h358时
工时薪资（/元/h）45
合计=19110元
其他（D）
设计费用2770元
试模费用1000元
管理费1000元
其他费用2300元
合计=7070元
利润E=（A+B+C+D）×20%8936元
税收F=（A+B+C+D+E）×10%5361元
模具造价G=A+B+C+D+E+F约44680元
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