电风扇罩具注射模设计Word下载.docx
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Theauthordeterminedthepartingsurfacesandthegatingsystemetc,choosedtheinjectionmoldingmachine,calculatedthesizesofthemoldingparts.Sgateandhydraulicinneractionwasused,straightpillarandpuncherwasusedforguidingandconveyingthematerials.
Theauthoralsochoosedthematerialsofthemould.Thestructuredesignedinsuchwaycanensurethereliablerunningofthemould.Finally,theauthorcheckedthematchbetweenthemouldstructureandtheinjectionmoldingmachine.AndtheauthoralsodrewasetofmoldassemblingchartandpartschartusingautoCADsoftware.
Keywords:
Motorfanoverspread,PlasticInjectionMould,Tiltedmandrill,Delicateplasticmembers,Moulddesign.
第1节塑料制品及工艺分析
1.1制件图
如图1-1所示
图1—1
1.2塑件的工艺分析
1.2.1塑件的使用性能
该塑件为风扇盖,主要用于容纳进线及挡灰尘,由于电动机在转动过程有震动故要求材料有较好的机械性能,如抗拉强度、抗应力开裂性、弹性模量都要求较好,其中Φ22孔要求与轴相配合,且配合关系要求高。
根据产品要求,该塑件为小批量生产。
1.2.2塑件的尺寸精度
塑件有精度要求的尺寸是Φ22,Φ3.4均为IT4塑件精度,因此在模具设计和制造中要严格的保证这两个尺寸的精度要求。
其余的尺寸都无特殊的要求,按照自由尺寸或IT6级的精度查取公差等级。
1.2.3塑件表面质量
该塑件表面质量要求表面光泽,其表面粗糙为1.6μm,无飞边毛刺缩孔流痕等工艺缺陷。
1.2.4塑件的结构工艺性
1)由图可知,该电风扇上盖结构为圆锥壳体,侧壁带台阶孔,侧壁壁厚为2㎜,带孔部分较厚,塑件的属于中小件,PP材料能够满足充模流动要求。
考虑制件壁厚不均,为防止变形,应强化冷却,模具温度取下限值,延长冷却时间。
2)从模具总体结构上考虑,塑件为骨架主体需设置侧向分型机构。
1.2.5原材料的工艺性
表1-1
塑料品种
PP热塑性塑结构特点料
使用温度
可以在100℃长期稳定使用
性能特点
抗拉强度、抗压强度、表面硬度和弹性模量均优异,几乎不吸水
成型特点
1.分子结构含有叔原子,故抗氧化能力低,在塑化前应加入抗氧化剂。
2.在超过280℃会发生降解,故成型时应避免熔料长时间滞留在料筒内。
3.体流动性好,易成型长流程塑件。
4.熔点和熔点热焓量比LDPE高,在结晶和冷却过程中会放出较多的热量,故模具有较好的冷却系统。
5.由于热收缩和结晶作用,在成型过程中比容积有较大的变化。
6.熔料低温高压取向明显,故要控制成型温度。
7.型收缩率大,低温呈脆性,要求壁厚均匀。
第2节确定注塑机类型
2.1注塑机的初选
2.1.1计算塑件的体积
根据制件的三维模型,利用三维软件直接求得塑件的体积为:
V1=72540mm^3;
其中浇注
系统凝料体积为:
V2=1600mm^3;
故一次注射所需要的塑料总体积为:
V=74140mm^3。
2.1.2
计算塑件的质量
查手册[1]得密度为:
ρ=0.9g/cm^3
塑件的质量为:
M1=V1×
ρ=65.2g
浇注系统凝料质量为:
M2=V2×
ρ=1.44g
塑件和浇注系统凝料总质量为:
M=M1+M2=66.64g
2.1.3
选用注射机
根据总体积V=74.14cm^3,初步选取螺杆式注塑成型机SZ630/3500。
注塑成型机SZ100/630主要参数如下表1-2所示
表1-2
理论注射量
634cm^3
最小模具厚度
250mm
注射压力
150MPa
定位孔的直径
Ø
180深20
锁模力
3500kN
喷嘴球半径
SR18mm
拉杆内间距
545mm×
480mm
喷嘴口孔径
4mm
最大模具厚度
500mm
移模行程
490mm
2.2注塑机的终选
2.2.1注射量的校核
公式:
(0.8-0.85)W公≥W注
W公——注塑机的公称注塑量(cm3);
W注——每模的塑料体积量,是所有型腔的塑料加上浇注系统塑料的总和(cm3);
如前所述,塑件及浇注系统的总体积为74.14mm3远小于注塑机的理论634cm3,将
数据代入公式得:
59.31x103cm3<634cm3,
故满足要求。
2.2.2模具闭合高度的校核
Hmin﹤H闭﹤Hmax
如装配图可知模具的闭合高度H闭=477mm,而注塑成型机的最大模具厚度Hmax=500mm,最小模具厚度Hmin=250mm,满足Hmin﹤H闭﹤Hmax安装要求。
2.2.3模具安装部分的校核
模具的外形尺寸为450mm×
450mm,而注塑成型机拉杆内间距为545mm×
480mm,
故能满足安装要求。
模具定位圈的直径Ø
100=注塑机定位孔的直径Ø
100,满足安装要求。
浇口套的球面半径为SR1=SR+(1-2)=20满足要求。
浇口套小端直径R1=R+9(1-2)=4+2=6满足要求。
2.2.4模具开模行程的校核
H模=H1+H2+a≤H注
H模——模具的开模行程(mm)
H注——注塑成型机移模行程(mm)
H1——制件的推出距离(mm)
H2——包括流道凝料在内的制品的高度(mm)
a——侧抽芯在开模方向的距离(mm)
代入数据得:
H模=115+177+31=323mm≤H注=490mm,满足要求。
2.2.5锁模力的校核
F≥KAPm
F——注射机的额定压力(kN);
A——制件和流道在分型面上的投影面积之和(cm)
Pm——型腔的平均压力(Mpa);
K——安全系数,通常取K=1.1~1.2;
将数据代入公式得:
KAPm=1.15×
25×
11.304=324.87KN
F=630KN>
324.87KN,满足要求。
2.2.6注射压力的校核
Pmax≥K′P0
Pmax——注射机的额定注射压力(Mpa);
P0——注射成形时的所需调用的注射压力(Mpa);
K′——安全系数
K′P0=1.3×
90=117MPa≤Pmax=150Mpa
满足要求。
结论:
选取螺杆式注塑成型机SZ630/3500完全符合本模具的使用要求。
第3节模具结构分析与设计
3.1结构分析
3.1.1型腔数目的确定
制件为小批量生产,故采用一模一腔。
优点:
1)保证产品的精度要求。
2)冷却系统便于设置同时冷却效果很好。
3)模具开模距离小。
•
分型面的确定
如图1-3所示
A)两个分型面,但由于侧抽芯距不大,开模距离不大。
B)模具在I-I处分型完成侧抽芯动作,可使制件留置在动模;
在II-II分型完推出制件动作。
C)制件采用推件板推出,推出动作稳定可靠,制件受力均匀不变形。
D)将分流道和浇口放在型芯上,有利模具的制造。
E)模具冷却系统的安置更合理且冷却效果大大提高。
缺点:
A)主流道的流程变长。
B)分流道和浇口安置复杂。
解决方案:
A)采用延伸式喷嘴使主流道的流程变短。
B)将浇口套和小型芯做成一体,将分流道和浇口做在浇口道上,有利于制件直径为22孔径端面高度尺寸的保证又有利于模具的制造。
通过以上分析可知,从保证产品的质量和降低模具成本的角度
选择此方案。
3.1.2型腔和型芯的结构和固定方式
型腔采用镶块式结构
A)利于模具温度控制,冷却充分。
B)零件更换方便。
C)缩短模具制造周期。
型腔和型芯固定方式:
采用台肩固定
A)加工方便。
B)减少安装过程中出现的偏差。
3.1.3浇注系统的确定
模具采用方案二,直径为22的孔内部端面用四个侧浇口进料,且分流道和侧浇口做在小型芯上。
一方面有利于模具的制造,另一方面保证端面尺寸的精度。
如将分流道和侧浇口做在大型芯上,由于浇注凝料的存在,使其端面凸凹不平,不能保证尺寸精度。
侧浇口采用矩形侧浇口,有利控制熔体的充模。
分流道采用梯形截面形式,流动阻力小。
3.1.4脱模方式的确定
根据分型面的选择及制件外形特点,采用推件板推出制件。
其优点:
制件受力均匀在推出时不产生变形。
制件表面质量不受影响。
无须设置复位杆使模具结构紧凑。
3.1.5冷却系统的结构设计
PP熔点和熔点热焓量比LDPE高,在结晶和冷却过程中会放出较多的热量,故模具应设置冷却系统。
冷却采用螺旋水道方式,冷却均匀,这样使模具有恒定的模温,能有效地减少塑件成型时收缩的波动,保证塑件的尺寸精度。
防止制件翘曲变形。
3.1.6排气方式的确定
通过分型面和小型芯处的间隙来排气。
3.1.7标准模架的选择
根据成型零件及结构零件的布局定选标准标准模架为GB/T12556.1~12556.1-1990中355×
L
(1)。
3.2装配图
如图1-4所示
图1-4
55
螺钉M8×
50
16
GB/T70.1-2000
54
42
2
53
支柱
45
调质250-290
52
小导套
20
渗碳淬火40-45
51
推杆固定板
1
调质250-290HBS
推杆
4
淬硬50-55HRC
49
密封圈
外购
48
防转箱6×
12
GBT119.1-2000
47
型芯镶块
P20
淬硬30-35HRC
46
隔水柱
44
镙塞M10×
10
41
43
弹簧
65Mn
扣锁压板
锁紧销
40
销
调质250-290HRC
39
8
38
扣锁导柱
淬硬40-45HRC
37
36
型腔镶块
35
斜导柱
渗碳淬火54-58HRC
34
斜滑块
CrWMn
33
销4×
32
GB/T119.9.1-2000
楔紧块
31
30
29
延时弹簧
28
镙塞M30×
15
27
26
GB/T119.1-2000
侧芯
25
浇口套
24
小型芯
23
定位销
22
螺钉
3
21
销12×
限位螺钉
19
限位套
18
螺钉M10×
17
上模座
垫板
小导柱
14
导柱
13
导套
型腔固定板
调质30-35HRC
11
推件板
9
65
型芯固定板
7
水嘴
6
5
螺钉M16×
250
垫块
螺钉M6×
推板
下模座
序号
名称
数量
材料
备注
电风扇上盖注射模
比例
1:
图号
A0
制图
鄂州大学
审核
第4节设计计算
4.1模具相关的计算
4.1.1成型零件的尺寸的计算
平均收缩率为0.2﹪。
根据塑件尺寸公差要求,模具的制造公差取δZ=△/4。
成型零件尺寸计算
如下表1-3:
表1-3
已知条件:
平均收缩率Scp=0.002;
模具的制造公差取δZ=△/4
类别
零件名称
塑件尺寸
计算公式
型腔或型芯工作尺寸
型腔计算
大型腔
12100.92
Lm=(Ls+Ls*Scp-¼
Δ)+δZ0
123.3200.23
115+0.82
115.0600.203
8600.72
87.540+0.18
680-0.64
69.21+0.160
1190-0.72
121.180+0.205
220-0.32
22.3600+0.36
940-0.72
94.010+0.18
20-0.16
20+0.04
3900.042
39.170+0.0105
小型腔
R50-0.18
Δ)+δZ0
R5.070+0.045
120-0.48
11.160-0.06
1.50-0.36
1.49+0.040
型芯计算
22+0..540
Lm=(Ls+Ls*Scp+Δ)0-δZ
22.360-0.04
侧型芯
3.4+0.160
Lm=(Ls+Ls*Scp+Δ)0-δZ
3.430-0.04
6.7+0.20
6.960-0.05
大型芯
81+0.540
82.450-0.14
66+0.540
67.15-0.180
7.0+0.200
12.0+0.240
11.160-0.08
28.0+0.320
29.190-0.0033
113+0.820
113.020-0.205
4.2
冷却系统水管孔径的计算
根据热平衡计算:
在单位时间内熔体凝固时放出等热量等于冷却水所带走的热量,故有
qv=WQ1/ρc1(θ1-θ2)
qv——冷却水的体积流量(m³
/Min);
W——单位时间(每分钟)内注入模具中的塑料重量(Kg/Min);
Q1——单位的重量的塑料制品在凝固时所放出的热量(KJ/kg);
ρ——冷却水密度;
c1冷却水的比热容;
θ1−冷却水出口温度;
θ2−冷却水入口温度;
1).求塑料制品在固化时每小时释放的热量Q
设注射时间为2s,冷却时间为20s,保压时间为15s,开模取件时间3s,得注射成型周期为40S。
设用20℃的水作为冷却介质,其出口温度为28℃,水呈湍流状态,一个小时成型次数n=3600/40=90
W=M×
n=66.64×
90=5997g/h=6Kg/h
查手册[1]得PP单位重量放出的热量Q1=5.9×
10²
KJ/h
故
Q=WQ1=6×
5.9×
KJ/h=3.54×
10³
KJ/h
2).水的体积流量
由公式qv=WQ1/ρc1(θ1-θ2)=(3540/60)/(10³
×
4.187×
(28-20))m³
/M=1.8×
10-³
m³
/Min
3).求冷却水道直径d
根据水的体积流量查手册[1]得d=8mm
4.3浇注系统尺寸的计算
1)分流道截面尺寸的计算
对于壁厚小于3mm、重量小于200g以下塑料制件品,可采用如下的经验公式来计算分流道的直径:
D=0.2654G1/2*L1/4
式中
D——分流道的直径(mm);
G——制品质量(g);
L——分流道的长度(mm);
D=0.2654G1/2*L1/4=0.2564(66.64)1/2*(4.75)1/4=3.18mm
2)侧浇口深度(h)和宽度(w)的经验公式如下:
h=nt
W=nA1/2/30
n——塑料材料系数,查得PP的系数为0.7;
t——制品的壁厚(mm);
A——型腔外表面积(mm²
);
h=1.4mm
W=4.42mm
L取经验值0.54mm
由公式γ=6q/(Wh²
)≥104s-1进行校核是否合理
q——熔体的充模速度(cm³
/s)
制件的体积为V1=72.54cm³
,由前述知充模时间为2s,故q=36.27cm³
/s
于是
γ=6q/(Wh²
)=6×
36.27/0.3×
0.14²
=3.7×
104s-1≥104s-1
符合要求
4.4凹模壁厚和垫板厚度、刚度与强度计算与校核
——凹模外半径;
r——凹模内半径;
——模具钢材的弹性模量a;
——模具型腔内最大的压力a;
——模具钢材的泊松比0.25;
δ——模具强度计算的许用变形量;
σp——模具强度计算许用应力(Mpa);
由组合式,低粘度和4级精度的条件,查长手册[1]得:
δ=25=25(0.35r1/5+0.001r)=25(0.35(81.63)1/5+0.001×
81.63)=23μm=0.023mm
=52mm
=2.2×
105
=40a
=σp0.25
σp=300
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- 关 键 词:
- 电风扇 注射 设计