電風(fēng)扇上蓋注塑成型模具設(shè)計(jì)

PAGEword文檔可自由復(fù)制I編輯海量機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)，請(qǐng)聯(lián)系Q99872184本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(2009屆)題目：電風(fēng)扇上蓋注塑成型模具設(shè)計(jì)學(xué)院:機(jī)電工程學(xué)院專業(yè):機(jī)械工程及自動(dòng)化班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):指導(dǎo)老師:完成日期:2009年5月電風(fēng)扇上蓋注塑成型模具設(shè)計(jì)摘要：塑料注塑成型可以制作大量具有高精度和復(fù)雜型腔形狀的制件。通過用注塑模CAE軟件MOLDFLOW對(duì)塑件進(jìn)行模流分析，選擇聚丙烯的成型工藝參數(shù)，設(shè)計(jì)了一模一腔的注射模具。按聚丙烯的平均收縮率設(shè)計(jì)計(jì)算模具成型尺寸。分析了電風(fēng)扇上蓋的結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn),介紹了電風(fēng)扇上蓋注射模結(jié)構(gòu)及模具的工作過程,介紹了模具設(shè)計(jì)方案、工作原理,闡述了成型部件、澆注系統(tǒng)凝料雙層結(jié)構(gòu)、頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。同時(shí)介紹了成型零件的加工制造的過程。關(guān)鍵字：注塑模；MOLDFLOW分析；制造DesignOfInjectionMouldForCoverOfFanAbstract：Theplasticinjectionmoldingisknowntobethemosteffectiveprocessforproducingdiscreteplasticpartsofcomplexshapetothehighestprecisionatalowcost.AninjectiondiewithamoldcavitywasdesignedthoughusingtheinjectionmoldCAEsoftwareMOLDFLOWtosimulateplasticflowandchoosingthemoldingparametersofpolypropylene.Themoldingsizewasdesignedaccordingtotheaverageshrinkageratioofpolypropylene.Analyzingonthestructuralcharacterofcoveroffan,thestructureofinjectionmoldandthemoldworkingprocessareintroduced.Thedesignspecialitiesofmoldingparts，thedoubledeckstructureofconcretionaryplasticforthegatingsystemandtheejectionmechanismwerepresentedaswell.Meanwhile,manufacturingofthemoldingsizewereintroduced.Keyword：Injectionmould;AnalyzingofMOLDFLOW;Manufacturing目錄中文摘要英文摘要1塑料的工藝性分析………41.1塑件的原材料分析………………41.2塑件的尺寸精度分析……………41.3塑件的表面質(zhì)量分析……………41.4塑件結(jié)構(gòu)的工藝性分析…………42注塑過程的分析及確定成型設(shè)備選擇…………………52.1注塑過程的分析…………………52.2選用注塑機(jī)………73注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………83.1分型面的選擇……………………83.2澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)…………………93.2.1主流道設(shè)計(jì)………………103.2.2分流道的設(shè)計(jì)……………113.2.3澆口設(shè)計(jì)…………………113.3成型零件的設(shè)計(jì)………………113.3.1凹模、凸模和型芯的基本尺寸的確定…123.3.2凹模壁厚確定……………133.3.3底板厚度確定……………143.3.4成型零件的位置布置及其三維造型……153.4導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………………183.5推出部分的設(shè)計(jì)…………………183.5.1脫模力的計(jì)算……………183.5.2推件板的厚度計(jì)算………193.6側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………………193.7冷卻部分的設(shè)計(jì)…………………213.8標(biāo)準(zhǔn)模架的選用…………………223.9注塑機(jī)的校核……………………224標(biāo)準(zhǔn)零件的加工圖和非標(biāo)準(zhǔn)零件的加工工藝規(guī)劃……225小結(jié)………………………26參考文獻(xiàn)……………………261塑料的工藝性分析1.1塑件的原材料分析塑料的品種：PP（聚丙烯）。結(jié)晶材料，吸濕性小，流動(dòng)性極好，溢邊值為0.03mm左右；成形收縮率大，易產(chǎn)生縮孔、凹痕及變形；熱容量大，成形模具必須設(shè)置能充分進(jìn)行冷卻的調(diào)溫系統(tǒng)；它成形的適宜模具溫度為80℃左右，不可低于50℃。否則，會(huì)造成塑料件表面光澤度差或者產(chǎn)生熔接痕等缺陷。溫度過高會(huì)產(chǎn)生翹曲變形。主要用于汽車工業(yè)（主要使用含金屬添加劑的PP：擋泥板、通風(fēng)管、風(fēng)扇等），器械（洗碗機(jī)門襯墊、干燥機(jī)通風(fēng)管、洗衣機(jī)框架及機(jī)蓋、冰箱門襯墊等），日用消費(fèi)品（草坪和園藝設(shè)備如剪草機(jī)和噴水器等）。1.2塑件的尺寸精度分析影響塑料制品的尺寸精度的主要因素是材料的收縮和模具的制造誤差。查得PP的收縮率為1.0%～2.5%,分析時(shí)都采用S=1.75%。由于對(duì)于制品的精度無特殊要求，根據(jù)GB/T14486-1993規(guī)定，參照下表的收縮特性和選用的公差等級(jí)表，可得到制件的公差等級(jí)為MT6。表1-1收縮特性和選用的公差等級(jí)收縮率特性值S(%)公差等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)公差尺寸未標(biāo)準(zhǔn)公差尺寸高精度一般精度>0～1MT2MT3MT5>1～2MT3MT4MT6>2～3MT4MT5MT7>3MT5MT6MT71.3塑件的表面質(zhì)量分析塑件外表面要求粗糙度較低，表面光滑，內(nèi)表面要求低點(diǎn)。而PP在不同加工方法所能達(dá)到的表面的粗糙讀值為0.1～1.6μm。因?yàn)閷?duì)表明粗糙度無特殊要求，為了方便實(shí)際的加工，制造加工過程中可選擇Ra=0.8μm。1.4塑件結(jié)構(gòu)的工藝性分析設(shè)計(jì)的塑件如下圖1-1和圖1-2：圖1-1圖1-2圖1-1圖1-2電風(fēng)扇上蓋的三維造型可看到：該制件主要是以圓柱形為主，在上部的位置處還有四處加強(qiáng)筋，在設(shè)計(jì)模具是要特別注意該處，甚至要將結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步的改進(jìn)；還有就是為了注出上部的沉孔，就要采用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)側(cè)向抽芯也是重點(diǎn)考慮的部分；雖然該制件的要求并不是很高，但在設(shè)計(jì)模具時(shí)候要考慮一些即經(jīng)濟(jì)，又實(shí)用的方法改進(jìn)模具的結(jié)構(gòu)，以期達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)效果，有助于實(shí)際的生產(chǎn)。2注塑過程的分析及確定成型設(shè)備選擇2.1注塑過程的分析在注塑過程中,還要對(duì)注塑階段進(jìn)行必要的分析,主要是填充和保壓兩個(gè)階段的分析與確定,通過Moldflow分析結(jié)果如下：從上述的Moldflow的分析過程中可知，其1.51秒時(shí)速度壓力開始切換，而在1.53秒時(shí)填充完成，而壓力最大值出現(xiàn)在1.508秒處，鎖模力大致在3.69秒處出現(xiàn)峰值。在生產(chǎn)過程中注塑機(jī)的注塑過程的速度與壓力切換參數(shù)設(shè)置可根據(jù)上述分析結(jié)果得出。2.2選用注塑機(jī)通過采用Moldflow分析可得到：（a）澆注系統(tǒng)及塑件的總體體積為110cm^3（b）鎖模力曲線圖（圖2-1）：所選的注塑機(jī)的鎖模力應(yīng)至少大于15tone圖2-1（c）注塑壓力曲線圖（圖2-2）：最大的壓力為20.93MPa圖2-2此處刪減NNNNNNNNNNNNNNNN字需要整套設(shè)計(jì)請(qǐng)聯(lián)系q：99872184。裝配后凸模圖3-10凹模圖3-11凹模圖3-123.4導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要功能是保證其動(dòng)模部分和定模部分在模具工作時(shí)，能夠進(jìn)行正確的導(dǎo)向與定位。有時(shí)在頂出機(jī)構(gòu)中設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，為了使模具的頂出機(jī)構(gòu)平穩(wěn)的工作。在該模具的設(shè)計(jì)時(shí)主要采用導(dǎo)柱和導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)柱布置在模具的四周，并且采用對(duì)稱不等徑布置；導(dǎo)柱和導(dǎo)套采用T8碳素工具鋼，淬火處理，配合面的Ra值要求為0.4μm，而固定部分的Ra值要求為0.8μm；導(dǎo)柱滑動(dòng)部分的配合精度按H7/g6（間隙配合）；導(dǎo)柱固定部分的配合精度按H7/k6（過渡配合）；導(dǎo)套外徑的配合精度按H7/k6（過渡配合），并用一個(gè)Ф6mm緊定螺釘固定其位置，這樣主要是為了增加導(dǎo)套嵌入的牢固性，防止開模時(shí)背拉出，因此將導(dǎo)套的側(cè)面極加工出缺口，從模板的側(cè)面用緊定螺釘固定導(dǎo)套。表3-5導(dǎo)柱和導(dǎo)套的推薦值導(dǎo)柱直徑/mm導(dǎo)套直徑/mmdd1d2d3DD18142081420121824121824152127152127202836202836253443253443303947303947354555354555455767455767設(shè)計(jì)時(shí)選擇的兩組導(dǎo)柱與導(dǎo)套的尺寸為表中字體加粗的兩組。3.5推出部分的設(shè)計(jì)3.5.1脫模力的計(jì)算由于推出部分的設(shè)計(jì)計(jì)算在很大程度上與塑件的脫模力有關(guān)，因此在設(shè)計(jì)計(jì)算之前就必選先計(jì)算塑件在脫模過程中的脫模力，塑件的屬于薄壁件（/d≤0.05，其中為塑件壁厚，d為塑件的直徑）。脫模力的計(jì)算公式為：式3-5其中K2無量綱系數(shù)圓環(huán)形塑料件的壁厚(mm）Scp塑件平均成型收縮率E塑料的彈性模量（MPa）L塑料件對(duì)型芯的包容長度（mm）f塑料件與型芯之間的摩擦因數(shù)φ模具型芯的拔模斜度μ塑料的泊松比A不通孔塑料件型芯在垂直于脫模方向上的投影面積（mm^2）,通孔為0經(jīng)查得：K2=1.07；δ1=2mm；Scp=1.75%；E=1340MPa；L=3.14*121=380mm；f=0.392；φ=10°；μ=0.25；A=0mm^2。計(jì)算可得脫模力F=15040N3.5.2推件板的厚度計(jì)算為了使制件在推遲時(shí)不發(fā)生表形，可采用推件板推出的結(jié)構(gòu)形式，推板推出機(jī)構(gòu)是由一塊與凸模按一定配合精度相配合的模板，在塑料件的整個(gè)周邊端面上進(jìn)行推出，作用面積大，推出力大而且均勻，動(dòng)作平穩(wěn)順暢，在塑料件上無推出痕跡。推件板的厚度計(jì)算：通過剛度要求計(jì)算推件板的厚度公式為：式3-6通過強(qiáng)度要求計(jì)算推件板的厚度公式為：式3-7式中C3系數(shù)，隨R/r而異，按表格選取R推桿作用在推板上所形成的幾何半徑（mm）r推件板環(huán)形內(nèi)孔（或型腔）的半徑（mm）[δ]推件板板中心所允許的最大變動(dòng)量，一般可取塑料件在被推出方向上的尺寸公差的1/5～1/10（mm）F脫模力（N）K3系數(shù)，隨R/r而異，按表格選取[σ]推件板材料的許用應(yīng)力經(jīng)查得：K3=13.5；[σ]=160MPa。而脫模力由前計(jì)算可得F=15040N。采用強(qiáng)度計(jì)算可得：t≥11mm。設(shè)計(jì)過程中取推件板的厚度t=16mm3.6側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)由于在注塑件上部有一個(gè)沉孔，因此在模具上成型該沉孔的零件就必須制作成可以側(cè)向移動(dòng)的，為了使模具在脫模具過程中能夠順利的脫模，因此必須采用側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。結(jié)構(gòu)采用斜銷機(jī)動(dòng)分型與抽芯，該種結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，動(dòng)作可靠，勞動(dòng)強(qiáng)度小，生產(chǎn)效率高，借助機(jī)床開模行程來完成抽芯動(dòng)作，廣泛用于延時(shí)抽芯或接近分型面抽芯力不大的型芯。斜導(dǎo)柱的使用材料為T8A。由于導(dǎo)柱經(jīng)常和滑塊摩擦，所以，其熱處理硬度要求為55～58HRC，表面粗糙度值低于Ra0.4μm。斜導(dǎo)柱與其固定板之間采用過渡配合形式H7/k6。a、抽芯行程的計(jì)算：側(cè)抽芯的傾斜角α=20°(一般α的選取范圍為15°≤α≤22°，以20或22選用最多。),抽芯距s=13.5mm。工作長度L=s/sinα=39.5mm，取40mm開模距H=s/tanα=37.1mm，取38mm實(shí)際的模具中工作長度L取48mmb、抽芯力的計(jì)算：式3-8式中c側(cè)抽芯成型部分的截面平均周長（m）h側(cè)抽芯成型部分的高度（m）p塑料件對(duì)側(cè)抽芯的收縮應(yīng)力（包緊力），一般模內(nèi)冷卻的塑件，p=（0.8～1.2）×10^7Pa，模外為(2.4～3.9)×10^7Paμ塑料在熱狀態(tài)對(duì)鋼的摩擦因數(shù)，一般0.15～0.2α斜導(dǎo)柱的斜度（°）經(jīng)查及計(jì)算可得：c=0.022m，h=0.0135m，p=3×10^7Pa，μ=0.18,α=20°計(jì)算得抽芯力Fc=1541N而彎曲力Fw=Fc/cosα=1640N，由Fw和Hw（Hw為脫模力的作用線到斜導(dǎo)柱中心線交點(diǎn)到斜導(dǎo)柱固定板之間的距離，為6.5mm）及導(dǎo)柱斜角α確定斜導(dǎo)柱的直徑，查得直徑可取Ф14mm。圖3-7斜導(dǎo)柱的工作結(jié)構(gòu)3.7冷卻部分的設(shè)計(jì)對(duì)該塑件注塑的冷卻性能進(jìn)行Moldflow的分析，其結(jié)果如圖3-8：圖3-8顯然，通過分析可知在沉孔的厚實(shí)部分易使模具在冷卻過程中溫度高于其他的部位，因此在設(shè)置冷卻管道時(shí)應(yīng)特別注意該處冷卻的效果，在設(shè)置管道時(shí)，可將該處的冷卻管道更靠近制件，并且盡量設(shè)置進(jìn)水口靠近這個(gè)位置。由于并不需要考慮管道內(nèi)部的質(zhì)量要求，則加工這些冷卻管道主要采用的是在成型零件加工完畢后，在需要設(shè)置冷卻管道的部位進(jìn)行加工，先直接加工處通孔，在用一些堵頭堵住那些不需要通的位置。當(dāng)然這樣會(huì)一定程度上影響制件內(nèi)表面的加工精度，但對(duì)制件本身的內(nèi)表面無特殊的要求，而采用此種方式可大大降低加工的難度，并且在設(shè)置冷卻管道時(shí)更加靈活。3.8標(biāo)準(zhǔn)模架的選用根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)和尺寸的要求，而且在模具設(shè)計(jì)中是采用推件板推出，查塑料注塑模具的標(biāo)準(zhǔn)模架手冊(cè)，可選擇A4型標(biāo)準(zhǔn)模架，315×315。模板厚度A=25mm,B=40mm,以及墊板厚度C=80mm,因此得到模架的整體高度H=115+A+B+C=115+25+40+80=260mm。而模架的具體的結(jié)構(gòu)見裝配圖。3.9注塑機(jī)的校核整個(gè)注塑過程及模具結(jié)構(gòu)尺寸都確定，注塑機(jī)需要校核的主要內(nèi)容為注射量的校核，注塑壓力的校核，鎖模力的校核，模具在注塑機(jī)上安裝部位的相關(guān)尺寸的校核，開模行程的校核。a、注射量的校核：所選注塑機(jī)的138mmcm^3，而塑件與澆注系統(tǒng)的整個(gè)體積為110cm^3,而根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)m1+m2≤0.8m（m1+m2為塑件與澆注系統(tǒng)的整個(gè)體積，m為注塑機(jī)公稱注射量），因此該注塑機(jī)的注射量符合要求。b、注塑壓力的校核：由前面的分析可知，實(shí)際的注塑壓力為20.93MPa，而所選注塑機(jī)注塑壓力為140MPa，完全符合使用需要。c、鎖模力的校核：注塑機(jī)鎖模力為800KN=80T,而在整個(gè)注塑過程中，最大的鎖模力小于15T,完全符合要求。d、模具在注塑機(jī)上安裝部位的相關(guān)尺寸的校核：模具的高度在裝配圖中可知為364mm，低于注塑機(jī)的最大安裝尺寸。e、開模行程的校核：由于是二次分型，開模行程為斜導(dǎo)柱的開模距（38mm）和推件板的行程（120mm）之和，而注塑機(jī)的最大開模行程為570mm。綜合上述校核結(jié)果可知該注塑機(jī)完全符合該模具的注塑要求。4標(biāo)準(zhǔn)零件的加工圖和非標(biāo)準(zhǔn)零件的加工工藝規(guī)劃a、非標(biāo)準(zhǔn)零件的加工工藝規(guī)劃在非標(biāo)準(zhǔn)件的加工主要是四個(gè)成型零件，具體加工工藝規(guī)劃在表4-1到表4-4型芯件組合件01的加工工藝卡表4-1機(jī)電工程學(xué)院產(chǎn)品型號(hào)機(jī)械加工工藝過程型芯材料名稱型號(hào)及規(guī)格毛坯種類毛坯尺寸毛重/kg40Cr圓鋼φ132×168凈重/kg序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備工藝裝備名稱與編號(hào)夾具量具刃具輔具1粗車粗車外腔和內(nèi)部的φ70×125，留1mm的加工余量cjk6132三抓卡盤游標(biāo)卡尺車刀2半精車半精車外腔和內(nèi)部的φ70×125，留0.3mm的加工余量cjk6132專用夾具游標(biāo)卡尺車刀3鉆鉆側(cè)邊的φ8孔鉆頭4銑銑出上部25×19的槽銑刀5熱處理表面滲碳淬火6磨削磨削外腔專用夾具游標(biāo)卡尺7精車精車內(nèi)部的φ70×125cjk6132游標(biāo)卡尺車刀8鉗去毛刺型芯件組合件02的加工工藝卡表4-2機(jī)電工程學(xué)院產(chǎn)品型號(hào)機(jī)械加工工藝過程型芯材料名稱型號(hào)及規(guī)格毛坯種類毛坯尺寸毛重/kg45圓鋼φ72×126凈重/kg序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備工藝裝備名稱與編號(hào)夾具量具刃具輔具1粗車粗車外徑至φ71cjk6132三抓卡盤游標(biāo)卡尺外圓車刀2半精車半精車外徑至φ70.3cjk6132三抓卡盤游標(biāo)卡尺外圓車刀3精車精車外徑至φ70cjk6132三抓卡盤外徑千分尺外圓車刀4車車環(huán)形槽φ54cjk6132三抓卡盤游標(biāo)卡尺切槽刀5銑銑出沿軸向的8×8的兩個(gè)槽專用銑夾具游標(biāo)卡尺Ф8立銑刀6鉆鉆各個(gè)φ8孔專用夾具7鉗去毛刺型芯件組合件03的加工工藝卡表4-3機(jī)電工程學(xué)院產(chǎn)品型號(hào)機(jī)械加工工藝過程型芯材料名稱型號(hào)及規(guī)格毛坯種類毛坯尺寸毛重/kg45圓鋼φ32×47凈重/kg序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備工藝裝備名稱與編號(hào)夾具量具刃具輔具1粗車粗車外徑一端至φ24.35×40，另一端端為φ29.5×5Cjk6132三抓卡盤游標(biāo)卡尺外圓車刀2半精車半精車一端外徑至φ23.35×40，另一端為φ28.5×5cjk6132三抓卡盤游標(biāo)卡尺外圓車刀3精車精車一端外徑至φ23.35×40，另一端為φ28.5×5cjk6132三抓卡盤外徑千分尺外圓車刀4銑銑側(cè)邊至尺寸25千分尺5鉗去毛刺凹模的尺寸315×315×114.98，并且側(cè)邊的兩個(gè)槽都已經(jīng)加工完成，現(xiàn)在主要加工型腔以及孔系，采用加工中心。凹模的加工工藝卡表4-4機(jī)電工程學(xué)院產(chǎn)品型號(hào)機(jī)械加工工藝過程型芯材料名稱型號(hào)及規(guī)格毛坯種類毛坯尺寸毛重/kg40Cr半成品315×315×114.98凈重/kg序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備工藝裝備名稱與編號(hào)夾具量具刃具輔具1粗銑粗銑型腔，留0.5mm的加工余量加工中心平口鉗銑刀2精銑精銑型腔，留0.1mm的加工余量加工中心平口鉗銑刀3熱處理型腔滲碳淬火4精加工型腔的電火花成型加工3鉆孔孔系的加工，注意其位置精度要求加工中心平口鉗鉆頭和鉸刀4鉗去毛刺b、標(biāo)準(zhǔn)零件的加工圖主要是定模固定板的加工，定模固定板的的三維造型如圖4-1圖4-1而定模固定板的加工主要是涉及到上部的孔系的加工，因此可采用在加工中心上加工，而加工工藝過程為，先鉆中心孔，在鉆底孔，最后根據(jù)孔的精度與位置度的要求加工出最終的孔，鉆中心孔的走刀路線圖如下：圖4-2圖4-35小結(jié)：本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我又重新溫習(xí)了書本上的內(nèi)容，我明白了不論什么時(shí)候不管干什么事總是離不開書本，不管什么時(shí)候從書上我們總可以找得到我們想要的東西。書上的東西永遠(yuǎn)是基礎(chǔ)的，而基礎(chǔ)正是向更深的領(lǐng)域邁進(jìn)，沒有這個(gè)基礎(chǔ)我們永遠(yuǎn)都不會(huì)享受到成功的喜悅。這次的設(shè)計(jì)我基本上是滿意的，因?yàn)檫@是我完成的這次設(shè)計(jì)。在此之前我總是莫名其妙感到茫然，不知道從何下手。但是我們的計(jì)劃安排的很緊湊，都有具體的進(jìn)度安排。通過這次的課程設(shè)計(jì)使我明白了一個(gè)良好的設(shè)計(jì)思路往往可以省掉一大半的時(shí)間，