手持式吸塵器面殼注塑模具設計及工藝分析

摘要手持式車載手持式吸塵器塑件在我們生活中，尤其是在家用方面的應用很廣泛。在車內清潔方面組件中，手持式車載吸塵器起著重要的作用。本設計主要是針對手持式車載吸塵器塑件進行工藝分析，這中間的過程包括根據二維平面圖，用UG軟件進行3D繪制，再通過把塑件導入Moldflow軟件中，進行3D實感注塑成型流動分析，采用MOLDFLOW的分析結果再進行注射模設計。在設計過程中，通過老師的悉心指導，我們在對手持式車載吸塵器塑件進行工藝分析后，完成了整個模具結構的設計并根據相應的參數進行了完整的驗算，以確保我們設計的模具能夠達到使用要求即通過該模具生產出來的塑件能夠符合我們的需求，具體的工作如下：注塑機選型、分型面位置和形狀的設計、型腔布局、模架的確定和標準件的選用、成型零部件設計、排氣方式、合模導向和定位機構設計、模溫調節(jié)系統(tǒng)、頂出機構設計、模具材料、吸塵器殼體模具設計、注塑機選型、定位環(huán)的設計、分型面位置和形狀的設計、型腔布局、模架的確定和標準件的選用，這便是手持式車載吸塵器塑件的注塑成型分析和模具的設計內容。該論文詳細地分析了手持式車載吸塵器塑件模具的總體結構以及工作過程，闡述了每個相對運動部位的工作過程以及基本原理，此外我們還對模具的每個工作零件的設計和公差的確定也做了詳細地說明。關鍵詞：手持式車載手持式吸塵器塑件注塑成型流動分析模具設計

AbstractCarvacuumcleanersarewidelyusedinourlives,especiallyinthehome.In-vehiclevacuumcleanersplayanimportantroleintheinteriorcleaningcomponents.Thisdesignismainlyfortheprocessanalysisofthecarvacuumcleanerplasticparts.Themiddleprocessincludes3DdrawingwithUGsoftwareaccordingtothetwo-dimensionalplan,andthenintroducingtheplasticpartsintotheMoldflowsoftwarefor3Dreal-worldinjectionmoldingflowanalysis,usingMOLDFLOWTheanalysisresultswerethensubjectedtoinjectionmolddesign.Inthedesignprocess,throughtheteacher'scarefulguidance,thecastingsysteminthemoldstructure,themoldcoreandthestructureofthecavitypart,theejectionsystem,thecoolingsystem,theselectionoftheinjectionmoldingmachineandthecheckingofrelevantparametersarealldone.Amoredetaileddesignandverification,andasimplepreparationofthemoldprocessingprocess,throughtheentiredesignprocessshowsthatthemoldcanachievetheprocessingtechnologyrequiredfortheplasticparts,andfinallycompletedtheinjectionmoldinganalysisandmoldofthevehiclevacuumcleanerplasticpartsthedesignof.Thepaperanalyzestheoverallstructureandworkingprocessoftheplasticmoldofthecarvacuumcleanerindetail,expoundstheworkingprocessandbasicprincipleofeachrelativemovingpart,inaddition,wealsodothedesignandtolerancedeterminationofeachworkingpartofthemold.Explainindetail.Keyword:Carvacuumcleanerplasticpartsinjectionmoldingflowanalysismolddesign

目錄TOC\o"2-3"\h\z\u\t"標題1,1"1緒論 緒論引言模具是工業(yè)時代不可或缺的組成部分，目前我國的模具發(fā)展水準不高與國外先進模具企業(yè)相比處于絕對劣勢，如何提高我國模具行業(yè)水平已經成了國家亟待解決的問題。總所周知大部分的工業(yè)產品都需要通過模具才能生產出來，無論是塑料制品還是金屬制品。隨著科學技術的日新月異，塑料成了各種消費和工業(yè)應用的理想選擇。大多數塑料的密度相對較低，這使得塑料產品具有重量輕的優(yōu)點。并且盡管大多數塑料具有優(yōu)異的隔熱和電絕緣性能，但是一些塑料可以導電。它們具有耐腐蝕性，這使得其耐用并適合在惡劣環(huán)境中使用。塑料可以很容易地模制成復雜的形狀，并且可以將其他材料合成到塑料產品中，使其擁有各種性能。注塑成型是一種制造工藝，通常用于制造從塑料飾品和玩具到汽車車身零件，手機殼，水瓶和容器的物品，其中最常見的是塑料外殼。塑料外殼是薄壁外殼，通常需要許多肋骨和凸臺在內部。這些外殼用于各種產品，包括家用電器，消費電子產品，電動工具和汽車儀表板。其他常見的薄壁產品包括不同類型的開口容器，例如桶。許多醫(yī)療設備，包括閥門和注射器，也使用注塑成型制造?；旧衔覀冊谌粘Ｉ钪惺褂玫脑S多塑料部件都是注塑成型的，這是一個快速生產大量相同塑料零件的工藝。通過使用注塑成型可實現的形狀和尺寸的靈活性很強，并且由于其設計的自由度和重量輕，是傳統(tǒng)材料的極佳替代品。注塑成型研究現狀注塑成型是通過將通過加熱熔化的塑料材料注入模具中，然后冷卻并固化它們來獲得模制產品的方法。注塑成型的兩個主要缺點是工具成本高且所需的交貨時間很長。模具本身幾乎只是一個項目，而且只是整個注塑過程的一個階段。在生產注塑件之前，首先必須設計和制作零件原型（可能通過CNC或3D打?。?，然后設計和制作可以生產零件復制品的模具。最后，通常在上述兩個階段進行大量測試后，注塑成型零件。由于模具通常由鋼（非常硬的材料）或鋁制成，因此很難進行更改。如果要在零件上添加塑料，可以通過切割鋼或鋁來使刀具腔更大。但是如果想要減少塑料，可以通過添加鋁或金屬來減小工具腔的尺寸。這非常困難，在許多情況下可能意味著需要完全廢棄工具（或工具的一部分）并重新開始。注塑成型需要均勻的壁厚，通常大型部件不能通過注塑成型作為單件生產。這是由于注塑機和模具本身的尺寸限制，雖然存在用于模制非常大的部件的機器（例如，1000噸的壓力機，大約相當于火車車廂的尺寸），但使用它非常昂貴。我國模具技術的現狀及發(fā)展趨勢中國模具無論在數量、質量、技術和能力上都取得了很大的進步，但隨著國民經濟的發(fā)展，模具想要達到世界先進水平，要走的路還很長。一些大型精密復雜的高檔模具每年仍有大量進口，雖然一些低檔模具供過于求，市場競爭激烈，但這些模具的技術含量不會太高。加入WTO，給模具行業(yè)帶來了巨大挑戰(zhàn)，并帶來了更多機遇。中國的中低檔模具產品，產品價格優(yōu)勢明顯，有的甚至只是國外產品價格的1/5到1/3，加入WTO后，國外同類產品對國內的影響小，雖然中國的高精度模具出口量增加，但加入WTO之前中國的高精度模具已經主要依靠進口，加入WTO后，這不僅為進口精密產品帶來了更大的便利，還鼓勵了更多的外國投資商到中國建廠，帶來國外先進的模具技術和管理經驗，在中國模具行業(yè)起到了推動人才發(fā)展的作用。進口模具中最常見的三汽車配套各種裝飾模具、家用電器配套各種模具、通訊及辦公設備配套的各種模具，以及用于配套建筑材料以及電子工業(yè)配套各種模具等。由于中國塑料模具價格較低，在國際市場上有較強的競爭優(yōu)勢，因此出口前景進一步擴大，近年來出口年均增長50％以上就是一個很好的證明。我國模具水平與國外之間對比雖然近年來模具出口增長率高于進口增長率，但進口絕對量的增加仍大于出口，導致模具外貿逆差逐年增加。2006年情況有所改善，赤字略有下降。外貿逆差增加主要有兩個原因：一是持續(xù)快速發(fā)展，特別是汽車工業(yè)的快速發(fā)展帶來了對模具的強烈需求，一些真正高端的國內生產不了，所以進口。現在模具和其他機電產品，出口退稅率僅為13％，而低于17％。從市場情況來看，模具制造企業(yè)應重點發(fā)展技術含量高，技術含量大，成熟，復雜，壽命長的模具，大力開拓國際市場，發(fā)展出口模具。可以預見中國模具的發(fā)展速度將繼續(xù)低于未來幾年的整體工業(yè)增長率，年增長率將保持在20％左右的水平。主要研究內容產品(或工件)的計算機造型設計；塑料成型件的成型工藝分析、工藝計算、注射機的選擇；塑料注射成型模具結構的初步設計；塑料注射成型計算機輔助工藝分析（CAE）；模具澆注系統(tǒng)設計、分模設計、頂出脫模機構設計、側向分型與抽芯機構設計、排氣結構設計、溫度調節(jié)系統(tǒng)設計；模具總裝配圖及其零件圖繪制設計；編制模具主要零件的加工工藝卡；編寫設計說明書（附模具主要零件制造工藝卡等）。

產品設計產品設計所用軟件以往對于傳統(tǒng)的注塑模具設計，注塑過程工藝參數的確定往往僅憑技術人員的經驗，產品成形缺陷也只能通過不斷地反復試模和修模來調控和，使得制造周期很長，而且更重要的是產品質量得不到保障。不過隨著CAE技術的日漸成熟，注塑成型技術也變得更加地高效便利，通過CAE仿真我們可以預測塑料在模具中的流動、保壓、冷卻等整個流程，并通過技術模擬出可能出現缺陷的部位，這對于我們設置注塑參數或者設計模具結構有極大的幫助。產品造型產品設計是高效，有效的創(chuàng)意和開發(fā)過程，目標是創(chuàng)造新產品。產品設計包括從初始概念到生產開發(fā)產品的所有工程和工業(yè)設計工作，確保其可靠地工作，制造成本效益和外觀良好。設計的作用是通過創(chuàng)新創(chuàng)造可銷售的產品。設計通常是產品成功的決定性因素。許多客戶主要根據產品設計做出購買決策，因為良好的產品設計可確保質量，外觀，性能，易用性和可靠性。產品設計使產品差異化，并清楚地將產品的功能傳達給用戶。產品設計通過選擇材料和裝配方法（制造設計）來影響維護和運行成本以及生產成本，企業(yè)提供創(chuàng)新和創(chuàng)新的產品設計至關重要。設計階段包括產品的詳細設計和開發(fā)，直至試用版。這將包括各種方法的原型設計，如3D打印和CNC加工。來自許多學科的工程師將參與其中，包括：機械工程，電氣和電子工程，軟件開發(fā)，甚至建筑，航空航天工程和汽車工程，他們將執(zhí)行模擬，驗證和優(yōu)化任務，其中可能包括應力分析，FEA（有限元分析），運動學，計算流體動力學（CFD）和機械事件模擬（MES）。塑件的尺寸的精度尺寸的精度的選擇塑料制品種類豐富，材料來源廣泛，在設計塑料制品時一定要選擇合適的尺寸的精度，在滿足使用條件下盡可能選擇低尺寸的精度。工程塑料制品的尺寸的公差國家標準GB/T14486—1993將塑料制品尺寸的公差分成7個等級精度，根據塑料原料收縮率特性不同，對于每種塑料已被建議選取其中的三個等級，即標注尺寸的公差的高精度等級、一般精度等級和未注尺寸的公差的低精度等級。從該塑件作是一般日用產品我們可以知道只需取一般精度就可以滿足實用要求。根據精度等級選用表，ABS的高精度是MT2，一般精度是MT3，未注公差尺寸的是MT5。本次設計的塑件是手持式車載吸塵器，屬于中小型零件。經過查閱文獻[8]《塑料模具設計師手冊》這本書的表格，詳情請見P1-68表2-1以及表2-2。所以我們該塑件的精度等級選取ABS的MT3，又因為塑件的外形形狀等，經過測量得到尺寸大小為214.0×110.0×54.0mm，同時又因為一模一腔成型零件，這樣就可以得到0.10mm的尺寸公差。尺寸的精度的組成制品誤差構成δ=δs在上述2.1式中各項：δ：制件成型造成的總誤差δsδzδaδcδj塑件的表面質量表面質量一般有廣義和深層的意思，在微觀幾何方面例如形狀大小等，另外還有它表面層次物理力學的一種數值具體的技術指標，注塑件（底座塑性）常見的缺陷主要有縮水、頂白、披鋒、氣泡、熔接痕、短射等。一般出現這種現象大多數有兩種原因，第一種是塑件結構設計有錯誤，出現不合理的現象，還有一種是因為模具的加工優(yōu)化不完善導致問題發(fā)生。所以，底座塑件開發(fā)要考慮許多問題，例如加工工藝性能，在設計模具結構的時候，加工工藝性也是需要考慮的問題，為了防止這個問題的出現，避免缺陷。這一次設計的結構外觀如下圖2.2：三維產品俯視圖三維產品仰視圖三維產品等軸測圖制品材料選擇塑料ABS具有無毒、無味，呈微黃色，成形的塑料件有較好的光澤等物理屬性。其密度是1.05～1.21g/cm3，ABS的（抗沖）收縮率是0.3～0.7，ABS的（耐熱）收縮率是0.4～0.6。這種材料是一種耐熱性材料收縮率大概在0.4到0.6之間，當溫度很低時這種材料也很難降解，同時抗沖擊的能力也很高，機械加工性能也較其他材料好，它的耐磨性能也不差。但是如果ABS它對組成成分的含有百分比不同，它的各種性質也將會發(fā)生變化，這樣就可以得到不同性能的材料，就可以獲得適用于不同的地方，一般根據運用的地方的不同又可以分為5種，這5種分別為超高沖擊型，第二種為高沖擊型，還有一種中沖擊型，第四種為低沖擊性，最后一種為耐磨性。注射工藝的選擇工藝難點分析手持式車載吸塵器外殼塑件是一種中小型塑件，具體的在配合的地方需注上公差。整個制品的平均壁厚是3.0mm，表面形狀復雜，難以成型。表面粗糙度是Ra0.8，具體的粗糙度要求算是較高的。形狀左右不太對稱，而且且有側邊形狀，不利于注射成型。塑件高度是35mm，應該使用較小的、合理的脫模斜度。對于有加強肋和其他防變形結構等部分，圓角半徑在0.3到1之間對注射成型有利，是一種比較合理的模具結構設計。ABS塑料的準備根據上述所述的ABS物理和化學性能，因此，對于ABS工藝參數見表2.1：表2.1ABS工藝參數表工藝參數ABS塑料料桶后部溫度/℃180~200料桶中部溫度/℃210~230料桶前部溫度/℃200~210噴嘴溫度/℃170~240模具溫度/℃60~80注射壓力就粘度而言，ABS熔體它的粘度比聚苯乙烯這種材料高，包括改性聚苯乙烯也是一樣，這樣的話，當使用ABS這種材料時，注塑力應該高一點。但是有幾種情況例外并不是ABS材料的所有制品都要高的注塑壓力，在70到100Mpa的壓力范圍內適合體積較小、簡單的造型結構、材料厚度較大的制品；在100到140Mpa的注塑壓力范圍中一般用于那些形狀有些復雜、產品厚度較小、澆口小而且注塑流程過長的制品。注塑過程中，在一般情況下制造品的表面質量完美不完美是由澆口在瞬間封閉時模具模腔的內部壓力決定的，同時它還影響制造品表面的銀發(fā)形狀缺陷的發(fā)生程度。當注塑的壓力較小的時候，塑料產生大的收縮而導致與模腔的表面的脫落與離開接觸的幾率大，制造品容易產生一定的表面霧化影響質量。而當使用較大的注塑壓力時，會出現塑料和模具模腔的面產生較大的摩擦從而易于造成造成劃傷粘著模具的現象同時易于造成較大的制件內應力。在注塑產品之中會出現流動的向和垂直反向上的流動性能不相同，同時由于注射時使用高壓力，這種現象這種差異會更大。注射時會產生取向進而產生性能差異。產品工藝性與結構分析產品尺寸的精度一般來說精度是都有要求的，特別是尺寸的精度，要求比較嚴格，一般受許多因素的左右，第一種是因為模具的制造的時候所要求的精度同時還有模具會發(fā)生一定的磨損，這些都會影響精度；第二種情況是一般塑料加工的收縮，收縮率會忽大忽小發(fā)生波動，同時加工環(huán)境加工條件也會不同從而影響精度，同時塑件在加工成型的過程中會有時效變化，模具的架構，還有模具結構的變化都會影響精度。一般來說產品它的尺寸精度都要求不高，所以在滿足加工要求的條件，一般是由較低的精度等級。同時塑料的產品公差值標準可以確定塑件的公差數值。從以上可以得出，該產品對配合方面的要求不太嚴格，中低要求，精度要求也不太高，所以可以選擇3級精度，塑性的尺寸詳細值如下表2.2所示：基本尺寸的精度等級基本尺寸的精度等級33～30.12>65~800.38>3~60.14>80~1000.44>6~100.16>100~1200.50>10~140.18>120~1400.56>14~180.20>140~1600.62>18~240.22>160~1800.68表2.2當塑件在冷卻的時候，會產生收縮，這樣就會使型芯或者型腔的一部分突出的凸起地方被塑件緊緊的包圍住，在這種情況下是十分困難的取出型芯還有塑件順利流暢的從型腔中分離，而且在脫模的過程中，會出現塑件的拉傷，為了防止這種情況的發(fā)生，塑件在內表面還有外表面，在脫模反向，這時候的斜度一定要留有一定量。脫模斜度由塑件的三個因素直接影響，首先形狀；其次薄厚的大?。蛔詈笫撬芰系氖湛s率，同時不影響整體結構，還有不影響精度，脫模斜度盡量取的數值偏大一點，由資料還有表格，可以知道脫模斜度（ABS）型腔的斜度范圍為35′~1°35′；與型腔不同型芯的斜度取值范圍為：30′~40′。而本次手持式吸塵器設計，選取適合的脫模斜度是：型腔為40′此時留了足夠的值；型芯選取的斜度為35′。，脫模斜度與塑件公差沒有聯系，塑件公差范圍中未包含脫模斜度。壁厚塑件的質量受到方方面面的影響，但是在這些影響因素之中壁厚的影響最大，壁厚的大小直接影響流動的速度，流動阻力，當壁厚很小的時候，這樣產生大的流動阻力，塑件想要充滿型腔中就變得極為困難。ABS為熱塑性塑件，這樣就可以查到最小壁厚，這樣就可以得到一個結論制件最小壁厚是1.0毫米。壁厚最后保持相同的厚度，因為它們屬于同一塑件，這樣的話它們的冷卻速度以及變成固體的時間相同，如果不相同，就會使塑件出現一系列的變形，最嚴重的情況可能導致塑件開裂。凹痕隨之而來由于塑件有些地方過厚，而且許多小氣泡也會出現在塑件內部。當厚度的要求一定不能相同的時候，這樣就是另外一種情況，這個時候對于不同的厚度的比例有嚴格要求，一般在一比三以內，為了減小因為薄厚中間的過渡的塑件出現的劇烈浮動，這時候就需要合適的修飾半徑就可以避免這種情況發(fā)生了。從上述內容可以知道塑件平均壁厚δ應該是2毫米左右，從而能滿足各種性能要求，也能滿足它的使用的要求及質量要求。圓角在一般的塑件中不僅僅會出現要求或者形狀要求的地方會有尖角，而且當出現轉角這些地方都需要特殊處理。要用圓角過渡。在注塑件中，內壁的圓角半徑有嚴格要求，壁厚也有要求，一般比例為一比三，0.5mm為圓角的最小值，一般都大于0.5mm[4]產品的CAE分析準備和分析結果CAE分析前準備（1）導入CAD模型，在UG8.0軟件中建模，轉換成iges文件格式，然后通過moldflow的圖形接口，直接讀入CAD模型；（2）對CAD模型進行檢查，然后用雙層面形式對模型網格化處理；（3）網格劃分之后，先用網格統(tǒng)計信息來查看整個網格統(tǒng)計信息。CAE分析結果（1）根據材料加工特性，調整其加工工藝參數后，對產品進行流動性，填充性進行模擬分析，結果如圖2.4所示。圖2.4由材料的流動充填分析可以看到，充填時間2.448S,小于5.0s（最佳極限填充時間），型腔充滿，充膜過程平衡。（2）壓力分析結果。如圖2.5所示，塑件壓力分布均勻，最大壓力25.68Mpa,塑件壓力小,沒有超過注塑機的額定注塑壓力80Mpa，不容易發(fā)生溢邊缺陷圖2.5體積溫度分析結果。如圖2.6體積溫度分布均勻，溫度范圍波動不大且與注塑溫度230相近，是比較適宜的。圖2.6圖2.7氣泡分布分析結果，由圖2.7可知，氣泡多分部在產品邊緣分型面的地方和內側面筋位較深的地方，側面有滑塊側抽芯，這樣有利于氣體的排除，是比較合適的，內側面筋位較深的地方，可以考慮拆排氣鑲件以達到排氣目的。氣泡多分部在產品邊緣分型面的地方和內側面筋位較深的地方，側面有滑塊側抽芯，這樣有利于氣體的排除，是比較合適的，內側面筋位較深的地方，可以考慮拆排氣鑲件以達到排氣目的圖2.8在圖2.9還有圖2.10分析可知：剪切應力剪切速率這兩者的分析結果，壁上的剪切應力都為0，分析結果良好。較大的剪切應力來源于澆注系統(tǒng)。剪切速率35299<50000sec-1,這樣的數值完全滿足所要求的的條件，澆口附進的區(qū)域沒有出現問題，也就是未出現較大的數值變化在剪切速率這方面，這樣就不需要加大澆口，也不需要加澆口的數量。制件的熔接痕分析結果，如圖2.8所示。塑件邊沿熔接痕極少，側面有滑塊側抽芯可做排氣，并且都在分型面部位，能夠達到很好的排氣效果，不會影響產品外觀和強度；頂端外觀面塑件熔接痕幾乎沒有，達到預期的目的。 圖2.9如圖2.9和圖2.10所示。由分析結果可知道，壁上剪切應力都接近0，分析結果良好。較大的剪切應力來源于澆注系統(tǒng)。圖2.10（7）如圖2.11所示，這樣就可以得到對產品的鎖模力分析結果。60.00tone為鎖模力的最大值，注塑機鎖模力最大值180.00tone,大于最大鎖模力完全符合要求。圖2.11由圖2.12可以觀察到塑件整體翹曲情況以及大小。容易發(fā)生變形的地方有很多，最容易發(fā)生在邊緣處，特別是填充末端最為嚴重。最大的變形量的數值為0.8714毫米，同時這種情況可以通過加保壓時長消除或者遏制，而產品外形的最大尺寸為214.00毫米，在要求范圍內方案可行圖2.12合理利用三維軟件模擬發(fā)生的過程，在軟件的幫助下，大家可以更容易設計和創(chuàng)新，簡化過程，更加直觀的探索發(fā)現，節(jié)約生產成本，確保生產出優(yōu)質的塑料制品。模流分析結果三大參數如表2.3：填充時間注射壓力合模力2.448s80MPa90tons表2.3CAE分析結果（1）根據材料加工特性，調整其加工工藝參數后，對產品進行流動性，填充性進行模擬分析，結果如圖2.4所示。圖2.4由材料的流動充填分析可以看到，充填時間2.944S,小于5.0s（最佳極限填充時間），型腔充滿，充膜過程平衡。（2）壓力分析結果。如圖2.5所示，塑件壓力分布均勻，最大壓力25.68Mpa,塑件壓力小,沒有超過注塑機的額定注塑壓力80Mpa，不容易發(fā)生溢邊缺陷圖2.5體積溫度分析結果。如圖2.6體積溫度分布均勻，溫度范圍波動不大且與注塑溫度230相近，是比較適宜的。圖2.6氣泡分布分析結果，由圖2.7可知，氣泡多分部在產品邊緣分型面的地方和內側面筋位較深的地方，側面有滑塊側抽芯，這樣有利于氣體的排除，是比較合適的，內側面筋位較深的地方，可以考慮拆排氣鑲件以達到排氣目的。圖2.7剪切應力和剪切速率的分析結果，如圖2.9和圖2.10所示。由分析結果可知道，壁上剪切應力都接近0，分析結果良好。較大的剪切應力來源于澆注系統(tǒng)。剪切速率35299<50000sec-1,在此該值滿足條件，此次澆口附近沒有出現大的剪切速率變化，不必再改大澆口或再增加一個澆口。制件的熔接痕分析結果，如圖2.8所示。塑件邊沿熔接痕極少，側面有滑塊側抽芯可做排氣，并且都在分型面部位，能夠達到很好的排氣效果，不會影響產品外觀和強度；頂端外觀面塑件熔接痕幾乎沒有，達到預期的目的。分析結果良好。較大的剪切應力來源于澆注系統(tǒng)。剪切速率35299<50000sec-1,在此該值滿足條件，此次澆口附近沒有出現大的剪切速率變化，不必再改大澆口或再增加一個澆口。制件的熔接痕分析結果，如圖2.8所示。塑件邊沿熔接痕極少，側面有滑塊側抽芯可做排氣，并且都在分型面部位，能夠達到很好的排氣效果，不會影響產品外觀和強度；頂端外觀面塑件熔接痕幾乎沒有，達到預期的目的。 圖2.8剪切應力和剪切速率的分析結果，如圖2.9和圖2.10所示。由分析結果可知道，壁上剪切應力都接近0，分析結果良好。較大的剪切應力來源于澆注系統(tǒng)。在此該值滿足條件，此次澆口附近沒有出現大的剪切速率變化，不必再改大澆口或再增加一個澆口。圖2.9（7）對產品的鎖模力分析結果如圖2.11所示。最大鎖模力是60.00tone，小于最大注塑機鎖模力180.00tone,符合要求。圖2.11(9)塑件整體翹曲分析結果如圖2.12所示。塑件邊緣填充末端處容易導致變形，如下最大變形量塑件的變形量大約在0.4842mm左右，后期也可以通過增長保壓時間來改善，相對于產品最大外形214.00mm來說,變形量極小，符合要求。圖2.12通過采用moldflow對產品進行填充保壓和流動的過程的綜合模擬分析，有助于模具設計和工藝人員不斷優(yōu)化產品設計，模具設計及制造和注塑工藝參數，從而且縮短新產品的開發(fā)周期，減少開發(fā)費用，提高一次開模成功率，節(jié)約生產成本，確保生產出優(yōu)質的塑料制品。模流分析結果三大參數如表2.3：填充時間注射壓力合模力2.944s100MPa40tons表2.3

模具設計概述本人對手持式車載吸塵器外殼進行基于零件工藝性分析上，設計出零件成形的較合理的工藝方案。再根據該工藝的方案，確定的成形的最終的零件的形狀。本模具是的側澆口進膠，塑件圖的結構及行位圖如下圖3.1、3.2所示：圖3.1圖3.2注塑機選型注塑機基本參數各種機器都有很多參數，注塑機也不例外，有八大主要參數第一個為公稱注射量；第二個為注射壓力；第三個為注射速度；第四個為塑化能力；第五個為鎖模力；第六個合?；境叽?；第七個為開合模速度；第八個是空循環(huán)時間。還有許多參數其中這些參數能看出注塑機的工作性能還有外形尺寸，關系到它的使用制造，也可以通過這些參數購買選擇自己喜歡的機器。這么多的參數中其中有三項特別重要，其中：首先是公稱注塑量，充分的演示說明了注塑機的工作性能、質量。一般情況說的是在對空注射時，注射運動行程的單次最大范圍，一般是螺桿柱塞的移動單次最大值。其次是注射速率，只有熔料能夠流動，這個流動的速度加上注射壓力，可以很好的短時間內充滿型腔，這個流動的速率被稱為注射速率。最后是注射壓力，是施加在螺桿或活塞上的力，可以抵消阻力，來自于熔料的流動與經過噴嘴，還有澆道等產生的力。而注射壓力就是這個施加的力。注射量計算用UG軟件畫出塑件圖形，由圖像可知，經過一系列的計算可以得到塑件體積為76.232立方毫米，ABS這種材料密度大概范圍為1.01—1.08g/cm3，從而得到它的質量M根據M塑M式中，n——初步設定的型腔數量，取1。故，可以得到數據M故，由上面一系列計算得到注射量G計算由注射量得到質量是M=注射機型號選擇由上文得到的數值，并采用一模一腔的模具的結構，考慮其外形的結構的尺寸的，初步選用螺桿式XS-ZY-500型的注塑機。查閱相關的參考文獻可得的參數如表3.2所示：表3.2類別參數類別參數最大注射量/cm3500鎖模力/KN3500螺桿直徑/mm65拉桿內間距/mm540x440注射壓力/Mpa104注射行程/mm200最大模厚/mm450最小模厚/mm300噴嘴球半徑/mm18噴嘴孔尺寸的/mm3開模行程/mm500模板尺寸的/mm700x850表注射量的校核由資料還有經驗可知，注射機的最大注射量有嚴格要求，最多為所同意的最大注射量的百分之八十，就可以得到：nV1+V上述公式中：V——該注塑機的注射量可以達到的最大值(cm3)V1——塑件的單個體積大小(cm3V2——在澆注的過程中，系統(tǒng)的凝料體積值(cm3n80%V=80%×500=400滿足的條件，綜上所述，注射量的校核合格。鎖模力的校核查閱相關的資料可得nA1+A在上面的公式中：F——為鎖模力的額定值F=3500kN；A1——當塑件投影在模具上面的時候，所得到的投影的面積mmAA2——是模具的澆注系統(tǒng)投影在分型面的投影面積AP——為一般情況下為注塑壓力的百分之八十，是塑料熔體產生的壓力（對型腔產生的單位Mpa）；P=64Mpa將數值代入上述的公式（3.2）得：n所以鎖模力符合要求，校核達到要求。模具與注塑機安裝模具部分相關尺寸的的校核可以從注射機的參數獲取信息得到，螺桿式XS-ZY-500型芙蓉注塑機的最小的模具尺寸的厚度是300mm，最大的模具尺寸的厚度是450mm，由此可知，模具整體尺寸小于注塑機尺寸，可以放入其中。對與噴嘴的尺寸分析計算可以知道，主注塑機噴嘴尺寸的d1應該小于d，也就是d=d1+0.5~1這樣計算的結果符合要求。注塑機噴嘴球半徑SR一定要小于SR0，即SR0=SR+（1~2）mm（因為SR=18mm，取SR0開模行程的校核模的一系列過程，模具動模的固定板所移動產生的距離值被稱為開模行程S同時直接影響模具形成的塑件的高度，該手持式吸塵器的設計中，為單分型面，本設計中塑件是單分型面同時最大的開模行程為500mm，由參考文獻可知S≥H1+H 上述式子中：H1H2a——留下的距離能輕松的從澆注系統(tǒng)拿出凝料，這個距離的長度數值（mm）。已知，H1=35mm，H可得35+54+62+10=161mm<500mm模具澆注系統(tǒng)的設計一般來說塑料模具可以分成三大類，是以澆注系統(tǒng)的不同為依據來劃分的。其中第一種為大水口模具，這種情況是塑體的流道，以及澆口，他們都在分模的線上，同時開模的時候，同時脫模，這種方式加工操作的過程不復雜，加工也特別容易，使用制造的價格花費也不高，這樣高的性價比吸引到了許多人的使用。模具結構同時又分兩個部分，一個是動模，另外一個為定模，動模一般位于頂出側，這是注射機器的活動區(qū)域部分。而定模一般不會發(fā)生運動，大水口模具有個特別的地方，它的定模有有兩塊鋼板構成，所以它還有另外一個名字兩板模，這種方式在大水口模具中是最為簡單的。第二大類為細水口模具，這種情況是塑體的流道，以及澆口，它們一般都不在分模的線上，這樣就需要新加一組水口分模線，在設計的時候比較復雜困難，同時加重了工作量，加工時要求更加嚴格，比較困難，所以要根據要求來確定是否使用這種細水口徑的數值。最后一類叫做熱流道模具，用它和大水口模具有很大區(qū)別，但是很像細水口模具，不過也有區(qū)別，最有特點的是，流道出現在溫度保持不變的熱流道板，還有熱唧嘴里，而且處于可能不止一個中，而且在脫模的時候，沒有冷料，制品直接接觸流道澆口。主流道的設計在注射機噴嘴還有分流道的塑料之間會形成一種通道，這個熔體通道就被稱為主流道。在熔體的流動過程中，有一端一般是首先遇到噴嘴，與噴嘴互相接觸，另外一端與一段流動通道相遇，這個流動通道為圓形同時帶有一定的錐角度，注射機的噴嘴大小決定主流道尺寸（小端），也就是d要滿足噴嘴尺寸數值要求。定位圈在設計中應選用的標準件。一般來說定位圈的尺寸受很多因素影響，但是在這里是模具定模底座這個地方的定位圈唯一決定的，定位圈的中心，還有主流道的中心，這兩者應該相符同心。料筒的中心，還有線噴嘴的中心線，它們都應該與定位圈的中心線相同，注射機的定位孔也有影響，它的基本尺寸要與定位圈尺寸的數值一樣，一般都會選擇一百二十毫米，同時間隙配合應該選擇（H8/e8）,定位圈高度是H=25mm，如下圖3.4所示：圖3.4分型面位置和形狀的設計分型面的位置具體的選擇與一個因素密切相關，就是它可以很簡單的從模腔之中取出來，所以由于這個因素產品的輪廓線的最大值是個最佳選擇，同時這個面上應該與開模的方向互相呈九十度，所以分型結構如下圖3.3所示。圖3.3型腔布局型腔數量確定手持式吸塵器的模具結構應該選擇一模一腔，原因如下：一般確定分型面位置之后，這時候就要確定膛模類型，同時還有型腔數量，它們的選擇與注塑機的參數（最大注射量、額定鎖模力、塑化速度）有關，同時也受到產品的精度要求，還有考慮成本，考慮盈利等等，綜上所述，選擇一模一腔。型腔布局 型腔排列的一般原則第一流動長度要適當，流道廢料盡量少，澆口位置要合適統(tǒng)一，同時遵守平衡原則（進料平衡，壓力平衡）；第二是留有足夠的距離，在流道、澆口套與型膛邊緣，這樣封膠的時候就很簡單了，同時滿足要求；第三是模具結構上各部分的尺寸，滿足三維空間要求。模架的確定和標準件的選用標準注塑模架的選用遵循最小的原則當選擇模架的時候，應該是越小越好，不過也要滿足需求：選擇看是否有減小的模板厚度的可能，如無可能，就可以更換的注射機了；注射標準化零件的選用設計者一般應該根據的強度、剛度的算或經驗設計的方法，并考慮零件安裝的空間，參照標準確定的注射模標準化的零件的公成的直徑，再從標準的長度的系列中選用的零件的長度。像推桿類頂出零件，如標準中沒有合適的的長度供的選用，可選擇更長的標準件后，在根據需的要進行截斷的等的簡單的二次加工。一般標準件有兩大類，第一是通用標準，還有一種專用于模具，它就是模具專用標準，好多零件都要滿足這個標準，比如定位圈還有澆口套，以及各類組成零件。由前面的分析，各個要求均已滿足，可以得到下表。模板尺寸的如表3.3所示：表3.3模板名稱模板尺寸的模板名稱模板尺寸的動模座板450×350×30頂針墊板450×180×25動模板450×300×140頂針固定板450×180×20定模板450×300×100支撐板 450×58×120定模座板450×350×30成型零部件設計型腔的結構設計該模具采用了大模腔，由于產品設計的尺寸計算，這樣就會磨損到那些突出部分還有部分凹槽，加工的時候還會產生破損，這樣一來要用整體的整版加工，需要行為鑲件進行鑲件，同時制造多個備用零件，能及時消除使用時的零件損耗的影響，因為該產品的形狀為簡單，類似貝殼，這樣相對應的凹模形狀相對規(guī)則，但產品是腔體類，所以考慮加工是否困難，還有當出現問題的時候能夠及時修理，所以采用嵌入式結構，所以凸模的選擇已完成，如下圖3.4所示。本課題選用1.2mm厚的6061-T6鋁合金板料作為實驗材料，微觀組織變化解釋宏觀現象，圖3.4型芯的結構設計凸模選擇嵌入式結構，因為該產品的形狀為簡單，這樣相對應的凹模形狀相對規(guī)則，但產品是腔體類，采用了大模腔，由于產品設計的尺寸計算，這樣就會磨損到那些突出部分還有部分凹槽，加工的時候還會產生破損，這樣一來要用整體的整版加工，需要行為鑲件進行鑲件，同時制造多個備用零件，能及時消除使用時的零件損耗的影響。以及復雜程度，成本高低，性價比等因素。如下圖3.5所示。圖3.5成型零件尺寸的計算有兩種方法，平均收縮率法為第一種方法，還有一種為公差帶法，它們兩者之間的區(qū)別為：第一種方法的計算方法一般按照加工件的成型時收縮程度，也就是收縮率的大小，它與成型的零件大小以及各項尺寸的誤差還有加工磨損與它們的平均值的基礎相差無幾，但是有時候誤差較大，特別是精度高，尺寸大的塑件加工時候會有較大的誤差，通過公差帶法就可以解決這個問題，但是平均收縮率法過程不復雜，不需要驗算，而公差帶法需要多次檢查計算，過程繁瑣，同時受到各種因素影響，而本次板蓋結構大部分為平衡布置，所以采用平均抽縮率法。具體公式查表3-4。采用δz,δc取固定值的平均收縮率法：S—收縮率的平均值，查表得ABS收縮率范圍是0.004~0.008。△—塑件尺寸的公差δz—型腔制造公差表3-4零件δz取固定值的平均收縮率法型腔內徑尺寸的A型芯外徑尺寸的B型腔深度尺寸的H型芯高度尺寸的h查手冊得ABS塑料收縮率波動是0.4~0.8%型腔尺寸的計算型腔的徑向和深度尺寸的計算公式;(LM)0(H在上面的公式中：S——塑料收縮率的平均值；LsHsx——0.5或者0.7，尺寸大精度要求不高達的塑件為0.5.反之尺寸較小精度要求嚴格的為0.7；△——塑件的尺寸出現的公差；代入數據，〔1+0.6%215?0.7×0.92〕〔1+0.6%89?0.7×0.58〕〔1+0.6%128?0.7×0.58〕〔1+0.6%75?0.7×0.34〕〔1+0.6%30.5+0.7×0.3〕〔1+0.6%26+0.7×0.26〕〔1+0.6%30.5+0.7×0.3〕〔1+0.6%40+0.7×0.3〕〔1+0.6%15+0.7×0.26〕?δx〔1+0.6%112.5+0.7×0.58〕〔1+0.6%26?0.7×0.46〕〔1+0.6%32?0.7×0.5〕〔1+0.6%34?0.7×0.5〕型芯尺寸的計算型芯的徑向和高度尺寸的計算公式;(lM)?δ(hM)式中，ls?s代入數據，〔1+0.6%15+0.5×0.4〕〔1+0.6%136+0.5×0.78〕〔1+0.6%30+0.5×0.46〕〔1+0.6%12+0.5×0.38〕〔1+0.6%22+0.5×0.42〕〔1+0.6%18+0.5×0.4〔1+0.6%80+0.5×0.78〕〔1+0.6%18+0.5×0.84〕〔1+0.6%211+0.5×1.06〕排氣方式這個需要制造的產品的體積大，也不需要高速度，注射的速度處于中間水平，這樣分型面還有鑲件以及推塊都能因為它們的間隙從而進行排氣。合模導向和定位機構設計在這次手持式吸塵器的設計中導套選用帶軸肩的，同時選擇的動配合為H7/f7，即導套內孔和導柱。外表面與模板孔是過渡因為比較緊密所以選擇的配合為H7/m6，內表面還有外表面的粗糙度都應該用Ra0.8μm，材料的選用T8A鋼。導柱與導套的裝配如圖3.8所示。圖3-8限元模擬等方法，研究單位壓邊力、模溫調節(jié)系統(tǒng)從模具結構看，綜合考慮了型芯型腔的形狀，加工的難易的度和避免干涉的況，冷卻的直徑是10mm。冷卻水的體積流量：qv=WQρcθW是塑料熔體質量（模具內）與時間的比值（即單位時間），一般使用8.6kg/min；Q是凝固放熱（熔體），而這些熱量與時間的比值（即單位時間），一般使用100kJ/kg；ρ是水的密度（冷卻之后），一般使用1kg/m3；c是水的比熱容，一般取4200kJ/(kg×℃)；是進出口溫度差（冷卻水），取50℃；代入公式（3.17）計算得：q查表后可知水道的直徑取d=10mm。上下模的水路的布置圖3.9和圖3.10如下圖3.9圖3.10頂出機構設計塑料產品會受到一個因素的直接影響，這個因素是頂出機構是不是很合理，好的頂出結構會得到很高的質量的產品，反之不合理的話，會產生很多問題，比如裂紋，為嚴重的時候產品開裂，相當于報廢，所以確定頂出機構的類型就變得特別重要，頂出力以及脫模力這兩者可以作為依據，這樣就可以得到頂桿類型，還有它的數量，依據它對位置選擇，更加完善。圖3.11模具材料在一般的情況下，一百五十度到二百度是大多數的塑料模的工作溫度，但是它不僅承受一定的壓力，溫度的變化也會影響模具的質量，同時各種環(huán)境變化也會引起模具的使用時間。這樣的話對這種類型的模具零件的選擇也更加嚴格，要有強度還要有硬度，熱穩(wěn)定性也是一個衡量標準，這樣就不會因為溫度的波動導致模具質量以及尺寸的變化，同時這種材料加工的時候也不能過于復雜，這樣我們選取45號鋼材料，淬火后有一定的強度和耐磨性，可用于模架材料。而且型芯和型腔采用T8A，因為它是模具用鋼中屬于淬硬型的一種，這種材料經過熱處理（淬火回火）性能良好，硬度較高同時耐摩擦。模具裝配圖及工作原理本模具有一處分型面，具體的原理如圖3.12和圖3.13所示，開模時，動模座板在注塑機的作用下沿著導柱軸心的方向的以一定的速度向下運動，而且與其固定在一起的支撐板和B板也一起向下運動，分型面分開，然后，頂棍頂著頂針底板和頂針板向前，開始將制品頂出，機械手將其取走。圖3.12 圖3.13本課題選用1.2mm厚的6061-T6鋁合金板料作為實驗材料，選用圓筒形件拉深成形作為研究載體，以板料的成形極限、制耳率、減薄率和成形部位硬度等作為評價指標，通過理論分析、拉深實驗、金相微觀分析和有限元模擬等方法，研究單位壓邊力、潤吸塵器殼體模具設計概述在對吸塵器殼體外形進行零件的工藝性分析后，設計出零件的成形的最佳的工藝方案。再根據這一工藝方案，最終確定成形的零件形狀。本模具是直澆口進膠，有兩個側抽芯結構。該零件的腔體深度較大，因此采用大型芯水冷卻結構。塑件圖結構如下圖所示：在注塑產品之中會出現流動的向和垂直反向上的流動性能不相同，同時由于注射時使用高壓力，這種現象這種差異會更大。注射時會產生取向進而產生性能差異。就粘度而言，ABS熔體與聚苯乙烯相比高，同樣比改性聚苯乙烯高，這樣的話，使用該ABS時原因比較高的注塑壓力。但是有幾種情況例外并不是ABS材料的所有制品都要高的注塑壓力，在70到100Mpa的壓力范圍內適合體積較小、簡單的造型結構、材料厚度較大的制品；在100到140Mpa的注塑壓力范圍中一般用于那些形狀有些復雜、產品厚度較小、澆口小而且注塑流程過長的制品。注塑過程中，在一般情況下制造品的表面質量完美不完美是由澆口在瞬間封閉時模具模腔的內部壓力決定的，同時它還影響制造品表面的銀發(fā)形狀缺陷的發(fā)生程度。當注塑的壓力較小的時候，塑料產生大的收縮而導致與模腔的表面的脫落與離開接觸的幾率大，制造品容易產生一定的表面霧化影響質量。而當使用較大的注塑壓力時，會出現塑料和模具模腔的面產生較大的摩擦從而易于造成造成劃傷粘著模具的現象同時易于造成較大的制件內應力。注塑機選型注射量計算用UG軟件畫出塑件圖形，經過簡單的計算分析23.809cm3為塑體的體積是，ABS的密度一般在1.01到1.08g/cm3這個范圍之內，所以就可以經過計算得到零件的質量M塑M根據M塑M式中，n——初步設定的型腔數量，取1。故，澆注系統(tǒng)的質量是M故，塑件成型時所需要的注射量是G計算注射塑料的質量是M=注射量的校核由資料還有經驗可知，注射機的最大注射量有嚴格要求，最多為所同意的最大注射量的百分之八十，就可以得到：nV1+V上述公式中：V——該注塑機的注射量可以達到的最大值(cm3)V1——塑件的單個體積大小(cm3V2——在澆注的過程中，系統(tǒng)的凝料體積值(cm3n80%V=80%×500=400滿足的條件，綜上所述，注射量的校核合格。鎖模力的校核查閱相關資料可得nA1+A2P在上面的公式中：F——為鎖模力的額定值F=3500kN；A1——為在單個塑件投影在模具上面所到的的投影的面積AA2——為模具的澆注系統(tǒng)投影在分型面的投影面積A2P——為一般情況下為注塑壓力的百分之八十，是塑料熔體產生的壓力（對型腔產生的單位Mpa）P=64Mpa將數值代入上述的公式（4.2）：n所以鎖模力的校核合格。模具與注塑機安裝模具部分相關尺寸的的校核就這個注射機而言：SR=18mm，選擇用SR0開模行程的校核開模的一系列過程，模具動模的固定板所移動產生的距離值被稱為開模行程S，它對模具得到的塑件高度起決定性作用。該手持式吸塵器的設計中，為單分型面，本設計中塑件是單分型面同時最大的開模行程為根據相關參考文獻可得S≥H1+H2+a+(5~10)mm 上述式子中：H1H2a——在拿出在澆注系統(tǒng)的凝料所需要的長度（mm）。已知，H1=150mm，H可得150+54+62+10=276mm<500mm定位環(huán)的設計一般都會選擇一百二十毫米，同時間隙配合應該選擇（H8/e8）,定位圈高度是H=25mm。在設計中應選用的標準件。一般來說定位圈的尺寸受很多因素影響，但是在這里是模具定模底座這個地方的定位圈唯一決定的，定位圈的中心，還有主流道的中心，這兩者應該相符同心。料筒的中心，還有線噴嘴的中心線，它們都應該與定位圈的中心線相同，注射機的定位孔也有影響，它的基本尺寸要與定位圈尺寸的數值一樣，所以選擇上述數據。分型面位置和形狀的設計分型面的位置具體的選擇與一個因素密切相關，就是它可以很簡單的從模腔之中取出來，所以由于這個因素產品的輪廓線的最大值是個最佳選擇，同時這個面上應該與開模的方向互相呈九十度，所以分型數量選一。型腔布局考慮到模具結構的尺寸的與塑件的尺寸的之間的關系