电风扇模具设计.docx
- 文档编号:29303262
- 上传时间:2023-07-22
- 格式:DOCX
- 页数:31
- 大小:84.71KB
电风扇模具设计.docx
《电风扇模具设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电风扇模具设计.docx(31页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
电风扇模具设计
毕业设计(论文)
题目电风扇注射成型模具
学院名称机械工程学院
指导教师
职称
班级模具
学号
学生姓名
摘要:
本文介绍了是模具结构设计,内容包括塑料注塑模具的工作原理及应用,设计准则以及产品的简介。
塑料注塑模的设计计算,包括模具结构设计,注射机的选用,浇注系统设计等方面。
在注塑成型行业,快速上市的要求越来越紧迫。
它对使用CAD工具建模是一种巨大的挑战。
注塑模包括由不同组件组成的许多标准元件,例如,模板、定位环、浇口衬套、顶料销、冷却水管和塞子等。
类似的模型结构性增强使某些元件的标准化成为值得关注的课题。
标准元件成批生产,因而降低了制造成本。
注塑模亦称注射模,其成型原理是将塑料从注塑机的料斗送进加热的料筒中,经过加热熔化呈流动状态后,在柱塞和螺杆的推动下,熔融塑料被压缩并向前移动,进而通过料筒前的喷嘴以很快的速度注入温度较低的闭合模腔之中,充满型腔的熔料在受压的情况下,经冷却固化后即可保持模具腔所赋予的形状,然后开模分型获得成型塑件。
这样在操作上完成了一个周期的生产过程。
通常,一个成型周期从几秒钟到几分钟不等,时间的长短取决于塑件的大小、形状和厚度、模具的结构、注射机的类型及塑料的品种和成型工艺条件等因素。
关键词:
塑料,注塑模,注塑机
Abstract:
Inthispaper,itisintroductionthedesignofthestructureofthemold.Itisincludingtheworkingtheoryandapplicationofaplasticinjectionmold,thedesignprincible,andtheintroducingofproduction.Thedesigncalculationoftheplasticmoldisincludingthedesignofthemold,theselectingofplasticinjectionmoldmachine,andthepoursystemdesignetc.Inplasticinjectionmoldingindustry,thetime-to-marketis
moreandmorecompressed.ThishascreatedagreatchallengeinbuildingmoldswithCADtools.Aninjectionmoldconsistsofmanystandardcomponentsindifferentsubassemblies,suchasmoldbaseplates,locatingrings,spruebushings,ejectorpins,hosenipples,andplugs.Thesimilarityofthestructuralbuild-upofmoldsmakescertainstandardizationdesirable.Thispermitsstandardcomponentstobeproducedinquantityandtherebyreducemanufacturingcosts.Theplasticmoldalsonameinjectsthemold,ittakesshapetheprincipleistheplasticfromcastingmachinedeliversinthematerialtubewhichheatsup,aftertheprocessheatsupthemeltingtoassumetheflowregime,intheplungerandunderthescrewrodimpetus,fusestheplastictocompressandtheforwardmotion,thenpoursintoinatemperaturelowerclosedcavitythroughthematerialtubeinfrontofspraynozzlebytheveryquickspeed,thefillingcavitymeltmaterialinthebearingsituation,solidifiesaftercoolingthenmaintainstheshapewhichthemoldcavityentrustswith,thenopensthemoldminutetoobtaintakesshapemodels.Likethishascompletedacyclicalproductionprocessintheoperation.Usually,takesshapethecycletobedifferentfromseveralsecondstoseveralminutes,thetimelengthisdecidedtomodelsasize,theshapeandthickness,themoldstructure,theinjectionmachinetypeandtheplasticvarietyandtakesshapefactorandsooncraftcondition.
KeyWords:
Plastic, Plasticinjectionmold, plasticinjectionmoldmachine.
引言
模具是现代化工业生产的重要工业设备。
在国民经济的各个工业生产部门都越来越多地依靠模具来进行生产加工。
采用模具生产零、部件具有生产效率高、质量稳定,一致性好,节省原材料和能源,生产成本低等优点,模具已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向之一。
现代工业产品的品种发展和生产效益的提高,在很大程度上取决于模具的发展和技术经济水平。
目前,模具已成为衡量一个国家、一个地区、一家企业制造水平的重要标志之一。
我们日常生产、生活中所使用到的各种工具和产品,大到机床的底座、机外壳,小到一个胚头螺丝、纽扣以及各种家用电器的外壳,无不与模具有着密切的关系。
模具的形状决定着这些产品的外形,模具的加工质量与精度也就决定着这些产品的质量。
因为各种产品的材质、外观、规格及用途的不同,模具分为了铸造模、锻造模、压铸模、冲压模等非塑胶模具,以及塑胶模具。
近年来,随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的
不断提高,塑料制品的应用范围也在不断扩大,如:
家用电器、仪器仪表,建筑器材,汽车工业、日用五金等众多领域,塑料制品所占的比例正迅猛增加。
一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属件。
工业产品和日用产品塑料化的趋势不断上升。
注射成型是塑料加工中最普遍采用的方法。
该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料,制得的塑料制品数量之大是其它成型方法望尘莫及的,作为注射成型加工的主要工具之一的注塑模具,在质量精度、制造周期以及注射成型过程中的生产效率等方面水平高低,直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新,同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。
注塑过程说明:
模具是一种生产塑料制品的工具。
它由几组零件部分构成,这个组合内有成型模腔。
注塑时,模具装夹在注塑机上,熔融塑料被注入成型模腔内,并在腔内冷却定型,然后上下模分开,经由顶出系统将制品从模腔顶出离开模具,最后模具再闭合进行下一次注塑,整个注塑过程是循环进行的。
电风扇模具设计
一.塑件成型工艺性分析
1.塑件分析
(1)塑件名称:
电风扇,如图1.1所示。
图1.1电风扇
(2)材料:
聚苯乙烯(PS)。
(3)生产批量:
大批量。
(4)塑件结构及成型分析
精度等级:
采用六级精度。
脱模斜度:
为使成型的塑件顺利地推出模具型腔,沿分型面垂直的方向的所有内外表面必须设计一定值的脱模斜度,常用塑件的脱模斜度值,见表1.1。
表1.1常用塑件的脱模斜度
类别
精度级
中级
普通级
α
6′,12′,15′
18′,30′
1′,1.5°,2°,3°,5°
该塑件壁厚为3㎜,其脱模斜度为2°。
由于该塑件没有特殊狭窄细小部位,所用塑料为PS,流动性极好,注射冲型流畅,所以塑件外形没有放脱模斜度。
2.塑件原材料PS的性能分析
(1)使用性能
它是目前最理想的高频绝缘材料。
它的吸水性很小。
PS的化学稳定性优良,对一定浓度的酸、碱、盐、醇类和动植物油的抵抗力都很强,但对汽油、苯、四氯化碳等有机溶剂的抵抗力很差。
它的透明性很好,透光性很好,透光率很高,光学性能仅次于有机玻璃。
它的着色能力很好。
它主要用于制造高频插座、骨架、电容器、微波元件的介质材料、指示灯罩、日用品以及包装用的泡沫塑料等。
(2)成型性能
1)吸水性极小,成型前可不予干燥。
2)性脆易裂,热胀系数大,容易产生内应力。
3)流动性很好,应注意模具间隙,防止出现飞边。
4)可用柱塞式或螺杆式注射机成型,为防止淌料,建议采用直通式或自锁式喷嘴。
5)宜用高料温、高模温、低注射压力,延长注射时间,以利于降低内应力,防止缩孔及变形。
但料温过高,容易出现银丝,料温低或脱模剂多,则塑件透明性差。
6)可采用各种形式的浇口。
(3)主要性能指标:
PS的主要性能指标见表1.2所示。
表1.2PS的主要性能指标
密度(g/cm3)
1.04~1.06
抗拉屈服强度σb(Mpa)
35~63
质量体积v(cm3/g)
0.94~0.96
拉伸弹性模量E1(Mpa)
67.5
吸水率24h(%)
0.03~0.05
抗弯强度σw(Mpa)
61~98
计算收缩率s(%)
0.6~0.8
硬度HB
M65~80
熔点t(℃)
131~165
击穿强度E(kv·mm-1)
19.7~27.5
3.PS成型塑件的主要缺陷及消除措施
(1)缺陷
PS的耐热性不高,耐磨性较差,质地较脆,塑件由于内应力而易开裂,仅能于低负荷和不高的温度(60~75℃)下使用。
(2)消除措施
加大流道,浇口,喷嘴,增大注射压力。
4.塑件模塑成型工艺参数的确定
PS注射成型工艺参数见表1.3,试模时,可根据实际情况作适当调整。
表1.3聚苯乙烯(PS)注射成型工艺参数
工艺参数
规格
工艺参数
规格
预热和干燥
温度t:
110~120℃
成型时间(s)
注射时间
15~45
时间τ:
8~12h
高压时间
0~3
料筒温度t(℃)
后段
140~160
冷却时间
15~60
前段
170~190
总周期
40~120
注射成形机类型
柱塞式
螺杆转速(r/min)
48
适用注射机类型
柱塞、螺杆均可
后处理
方法
红外线灯、烘箱
模具温度t(℃)
32~65
温度(t/℃)
70
注射压力p(MPa)
60~110
时间(τ/h)
2~4
二.拟订模具结构形式
1.分型面位置的确定
分型面为定模与动模的分界面。
每个塑件的分型面可能只有一种选择,也可能有几种选择。
合理地选择分型面是使塑件能完好地成型的先决条件。
在塑件设计阶段,就应该考虑成型时分型面的形状和位置,否则无法用模具成型。
在模具设计阶段,应首先确定分型面的位置,然后才选择模具的结构。
分型面设计是否合理,对塑件质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大影响。
因此,分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。
(1)分型面的选择原则
1)分型面应选择在塑件的最大截面处。
2)不影响商塑件外观质量,尤其是对外观有明确要求的塑件,更应注意分型面对外观的影响。
3)有利于保证塑件的精度要求,便于嵌件的安装。
。
4)便于塑件的脱模,尽可能使塑件留在动模一侧。
5)有利于模具加工,特别是型腔的加工。
6)尽可能满足塑件的使用要求。
7)尽量减少塑件在合模方向上的投影面积,以减小所需锁模力。
8)长型芯应置于开模方向。
9)有利于排气,有利于简化模具结构。
10)有利于浇注系统、排气系统、冷却系统的设置。
(2)分型面选择方案
该塑件为电风扇,外观要求要美观,无斑点和熔接痕,表面质量要求高,在选择分型面时,根据分型面的选择原则,考虑不影响塑件的外观质量以及成型后能否顺利取出塑件,模具结构相对简单,塑件成型精度可靠,采用上下分型。
该塑件在进行塑件设计时充分考虑上述原则,同时从所提供的塑件图样可看出该塑件的分型面确定在电风扇叶的中间曲面上。
2.确定型腔数量及排列方式
当塑件分型面确定之后,就需要考虑是采用单型腔模还是多型腔模。
一般来说,对于精度要求不高的小型塑件(没有配合精度要求),形状简单,又是大批量生产时,若采用多型腔模具可提供独特的优越条件,使生产效率大为提高,但对于大中型塑件和精度要求高的小型塑件优先采用一模一腔的结构。
该选择方案如下:
(1)单型腔单分型面
通过上一步分型面的分析,采用上下单分型面比较合适,不会影响塑件的外观质量。
采用单型腔是因为塑件的体积较大,通过Pro/E建模分析可知,塑件体积为176cm3,塑件质量为185g。
因此注射量比较大,分型面的面积很大,锁模力也比较大,精度要求较高,适合于采用单型腔单分型面的模具。
(2)单型腔多分型面
前面左右分型讨论过会影响塑件的外观质量,增加模具的复杂程度。
(3)多型腔单分型面
多型腔会提高生产效率,但会影响塑件的精度,增大对设备的要求,比如注塑机的注射量以及锁模力,都要成倍增加。
还有该塑件体积已经很大了,再采用多型腔模具会带来加工困难,因此不适合采用多型腔单分型面的形式。
故由此初步拟订采用一模一腔的结构形式。
3.模具结构形式的确定
该塑件外观质量要求较高,从该塑件的外部特征可以看出塑件属于大面积塑件。
因为注射机采用延伸式喷嘴,所以浇口采用中心浇口中的盘形浇口。
为使喷嘴内的塑料保持熔融状态,防止喷嘴前端受冷而堵塞,必须安装外加热器。
为避免喷嘴热量过多得传给低温型腔,不许再用有效的绝热措施,如:
塑料绝热和空气绝热,这里采用空气绝热的方式。
此外,还应使模具不易变形。
本模具采用一模一腔,型腔布置在模具中间,推杆和推管推出塑件,流道采用平衡式,浇口采用中心浇口中的盘形浇口。
定模不需要设置分型面,动模采用一块模板,设置推杆和推管推出机构。
因些基本上可确定模具结构形式为A型带推杆的单分型面注射模,即选用模架A1的结构形式。
三.注射机型号的确定
注射模是安装在注射机上使用的工艺装备,因此设计注射模是应该详细了解注射机的技术规范,才能设计出符合要求的模具。
注射机规格的确定主要是根据塑件的尺寸大小及型腔的数目和排列方式,在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下,设计人员应对模具所需的注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、开模距离等进行计算。
根据这些参数选择一台和模具相匹配的注射机,倘若用户已提供了注射机的型号和规格,设计人员必须对其进行校核,若不能满足要求,则必须自己调整或与用户取得商量调整。
1.所需注射量的计算
(1)塑件质量、体积的计算
对于该设计,根据塑件建立模型并对此模型通过PRO/E建模分析得:
塑件体积V1≈176cm3
塑件质量m1=ρv1=1.05g/cm3×176cm3=185g
流到凝料的质量m2为未知数,可按塑件质量的0.6倍来计算,从上述分析中确定为一模一腔,所以注射量为:
m=1.6nm1=1.6×1×185=296g
(2)浇注系统凝料体积的初步估算
可按塑件的0.6倍来计算,从上述分析中确定为一模一腔,所以浇注系统凝料体积为:
V2=V1×0.6=176×0.6=105.6cm3
该模具一次注射所需塑料PS:
体积V0=V1+V2=176+105.6=281.6
2.注射机型号的选定
近年来我国引进注射机型号很多,国内注射机生产厂的新机型也日益增多。
掌握使用设备的技术参数是注射模设计和生产所必需的技术准备。
在设计模具时,最好查阅注射机生产厂家提供的《注射机使用说明书》上标明的技术参数。
塑件和流道凝料在分型面上的投影面积,以及所需锁模力的计算。
流道凝料(包括浇口)在分型面上的投影面积A2,A2是每个塑件在分型面上的投影面积A1的0.2倍~0.5倍,因此可用0.35A1来进行估算,所以
A=nA1+A2=nA1+0.35A1=1.35A1
=1.35×58162=78518.7mm2
式中A1=π/4d2-70×80=3.14/4×2852-70×80
=58162mm2
FM=AP型=78518.7×25=1962967.5N
=1962.9675KN
式中,型腔压力取25P型MPa(因为是壁厚均匀,容易成型的塑件)。
根据以上的注射量和锁模力的计算值初步选定型号为SZ--1250/4000型卧式注射机,其主要技术参数见表1-3所示。
表1-3SZ---1250/4000型注射机主要技术参数
理论容量(cm3)
1307
锁模力(KN)
4000
螺杆直径(mm)
80
拉杆内间距(mm)
750×750
注射压力(Mpa)
154
移模行程(mm)
750
注射速率(g/s)
410
塑化能力(g/s)
65
螺杆转速(r/min)
10~170
最小模厚(mm)
380
定位孔直径(mm)
200(深25)
喷嘴球半径(mm)
20
3.型腔数量及注射机有关工艺参数的校核
(1)注射机型腔数量的校核
按注射机的最大注射量校核型腔数量
n≤(KG–m2)/m1
=(0.8×500-0.6×185)/185
=1.56≥1
型腔数校核合格。
式中K-----注射机最大注射量的利用系数,结晶型塑料一般取0.8;
G---注射机允许的最大注射量,取500g。
m1----单个塑件的质量和体积(g或cm3),取m1=185g;
m2----浇注系统所需塑料质量和体积(g或cm3),取0.6×m1。
(2)注射机工艺参数的校核
1)注射量校核
注射量以容积表示最大注射容积为
Vmax=αV=0.75×1000=750cm3
式中Vmax----模具型腔和流道的最大容积(cm3);
V----指定型号与规格的注射机注射容量容积(cm3),该注射机为1000cm3;
α----注射系数,取0.75~0.85,无定型塑料可取0.85,结晶型塑料可取0.75,该处取0.75。
倘若实际注射量过小,注射机的塑化能力得不到发挥塑料在料筒中停留时间会过长。
所以最小注射量容积Vmin=0.25V=0.25×1000=250cm3。
故每次注射的实际注射量容积V′应满足Vmin<V′<Vmax,而V′≈281.6cm3,符合要求。
2)注射压力的校核
该项工作是校核所选注射机的额定压力Pe能否满足塑件成型时所需要的注射力P0。
Pe≥K´P0=1.3×90=117Mpa,注射压力校核合格。
式中k´----注射压力安全系数,常取K=1.25~1.4,这里取1.3;
P0----取130Mpa。
3)锁模力校核
锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。
当高压的塑件熔体充满型腔时,会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。
因此,注射机的锁模力必须大于该模的胀型力,即
F≥K0AP型=1.2×1963
=2355.6KN
式中,P型----型腔的平均压力;
K0----锁模力安全系数,常取K0=1.1~1.2,这里取1.2。
(3)安装尺寸校核
1)喷嘴尺寸
主流道的小端直径D大于注射机喷嘴d,通常为
D=d+(0.5~1)mm=5.5+(0.5~1)=6~6.5mm
对于该模具d=5mm,取D=6mm,符合要求。
主流道入口的凹球面SR0应大于注射机喷嘴球半径SR,通常为
SR0=SR+(1~2)mm=22mm
对于该模具SR=20mm,取SR0=22mm,符合要求。
2)定位圈尺寸
注射机定位孔尺寸为2000+0.10mm,定位圈取200-0.2-0.4mm,两者之间呈较松动的间隙配合,符合要求。
其它安装尺寸的校核要待模架选定,结构尺寸确定以后才可进行。
四.浇注系统形式和浇口设计
浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道,它的作用是将熔体顺利地充满到型腔各处,以便获得外形轮廓清晰、内在质量优良的塑件。
因此要求充模速度快而有序,压力损失小,热量散失少,排气条件好,浇注系统凝料易于与塑件分离或切除,且在塑件上留下浇口痕迹小。
1.主流道的设计
主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处,它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。
主流道的形式为圆锥形,以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。
(1)主流道尺寸
1)主流道小端直径D=注射机喷嘴直径+(0.5~1)
=5.5+(0.5~1)=6~6.5,取D=6mm。
2)主流道球面半径SR0=注射机喷嘴球头半径+(1~2)
=20+(1~2),取SR0=22mm。
3)球面配合高度H=3mm~5mm,取H=5mm。
4)主流道长度尽量小于60mm,由标准模架结合该模具的结构,取L=70mm。
主流道锥角α一般在2º~4º范围内选取,该设计中主流道锥角α取3º。
(2)主流道衬套的形式
主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触,属易损件,对材料要求较严格,因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式,以便有效地选用优质钢材进行加工和热处理。
主流道衬套采用碳素工具钢T10钢,热处理淬火后表面硬度为53HRC~57HRC。
本设计为了便于加工和缩短主流道长度,衬套和定位圈设计成分体式,主流道衬套如图1.2所示:
图1.2主流道衬套
(3)主流道凝料体积
q主=(π/4)dn2L=(π/4)×[(6+10)/2]2×40=2009.6mm3=2cm3
2.浇口的设计
浇口是连接流道与型腔之间的一段细长流道,它是浇注系统的关键部分。
浇口的形状、位置和尺寸对塑件的质量影响很大。
浇口的作用是使从流道来的熔融塑料以较快的速度进入并充满型腔,型腔充满塑件后,浇口应按要求迅速冷却封闭,防止型腔内还未冷却的熔体回流。
浇口的截面积通常为分流道截面积的0.07~0.09倍,浇口截面积形状多为矩形和圆形两种,浇口长度为0.5mm~2.0mm。
浇口尺寸一般根据经验确定其下限,然后在试模时逐步修正。
(1)浇口类型与位置的确定
该模具是中小型塑件的单型腔模具,同时从所提供的塑件图中可看出,在中部Ф15的型芯上设置盘形浇口比较合适。
盘形浇口开设在垂直分型面上,从型腔中心进料盘形浇口是典型的浇口,能很方便的调整模时的剪切速率和浇口封闭时
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电风扇 模具设计