机械设计制造及其自动化专业毕业论文04104

1、毕 业 设 计基于ug/cad系统上的扇叶注塑模具设计plastic injection mold integration design in ug/cad for fan blade毕业设计开题报告选 题风扇扇叶模具设计及数控加工院 系机电工程系专 业机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师本选题的意义及国内外发展状况： 模具制造是制造业的基础，电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电等产品80%的零件都要依靠模具成型。“十五”期间，我国模具企业得到快速增长，年均增速达20。2005年中国模具行业模具销售额610亿元，比上年增长25，加上20多亿美元的进口份额，2005年中国模具市场容量已达8

2、00亿元左右。随着近年来中国经济持续稳定的增长，有着“工业之母”美誉的模具行业得到了迅猛的发展，特别是中国汽车工业“井喷”式的发展，为模具行业的跨越式发展提供了前所未有的机遇。中国的模具企业不但为国内工业的发展提供模具，而且大量模具实现出口，2010年中国模具业市场份额达到1200亿元。 当前，我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况下，用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。因此，模具工业的发展和趋势是非常明显的。1.模具产品发展将大型化、精密化模具产品成形零件的日渐大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔（如塑封模已达到一模几百腔）使得模具日趋大型化

3、。随着零件微型化，以及模具结构发展的要求（如多工位级进模工位数的增加，其步距精度的提高）精密模具精度已由原来的5um提高到23um，今后有些模具加工精度公差要求在1um一下，这就要求发展超精加工。2.多功能复合模具将进一步发展新型多功能复合模具是在多工位级进模基础上开发出来的。一套多功能模具除了冲压成型零件外，还可负担转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。通过这种多功能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件。如触头与支座的组件，各种小型电机、电器以及以表的铁芯组件等。3.热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高由于采用热流道技术的模具可提高支座的生产率和质量，并能大幅度节省制作的原材料和

4、节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国外热流道模具已经有一半用上了热流道技术，有的厂甚至已经达到80%以上，效果十分明显。国内近几年已开始推广应用，但总体还达不到10%，个别企业已达到20%-30%。制定热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。4.气体辅助注射模具和适应高压注射成形等工艺的模具将积极发展气体辅助注射成形是一种塑料成形的新工艺，它具有注射压力低、制品翘曲变形少、表面好以及易于成形壁厚差异较大的制品等优点，可在保护产品质量的前提下，大幅度降低成本。5.快速经济模具的前景十分广阔现在是多品种、少批量生产的时代，这种生产方式占工业生产

5、的比例将达75%以上。一方面是制品使用周期短，品种更新快，另一方面制品的花样变化频繁，均要求模具的生产周期越快越好。6.模具标准件的应用将日渐广泛 使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。为此，首先要制定统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种，发展和完善销售网，保证供货迅速。7.模具使用优质材料及应用先进的表面处理技术将进一步受重视在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在20%30%之间，因此选用优质钢材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命

6、就显得十分必要。模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。8.在模具设计制造中将全面推广cad/cam/cae技术模具cad/cam/cae技术是模具技术发展的一个重要里程碑。，是模具设计制造的发展方向。现在全面普及cad/cam/cae技术已经基本承受。近年来模具cad/cam/cae技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，特别是危机的普及应用，更为广大模具企业及模具cad/cam/cae创造了良好的条件。9.快速原型制造（rpm）技术得到更好的发展 快速原型制造（rpm）技术是美国首先推出的。它伴随着计算机技术、激光成形

7、技术和新材料技术的发展而产生的，是一种全新的制造技术，是基于新颖的离散/堆积（即材料累加）成形思想，根据零件cad模型、快速自动完成复杂的三维实体（原型）制造。rpm技术是集精密机械制造、计算机、nc技术、激光成形技术和材料科学最新发展的高科技技术，被公认是继nc技术之后的一次技术革命。10.高速铣削加工将得到更广泛的应用 高速铣削加工技术的发展，促进了模具加工的发展，特别是对汽车、家电行业中大型腔模具制造方面注入了新的活力。11.模具高速扫描及数字化系统将发挥更大的作用英国雷尼绍公司的模具扫描系统，已在我国200多家模具厂点得到应用，取得良好效果。该系统提供了从模型或事物扫描到加工出期望的模

8、型所需要的诸多功能，大大缩短了研制的制造周期。12.模具研磨抛光将向自动化智能化方向发展 模具表面的精加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具的使用寿命、之间外观质量等方面均有较大的英系那个，我国目前仍以手工研磨抛光为主，不仅效率低（约占整个模具制造周期的1/3)，而且工人劳动强度大，质量不稳定，制约了我国模具加工向更高层次发展。因此，研究抛光的自动化、智能化是重要的发展趋势。13.模具自动加工系统的研制和发展随着各种新技术的迅速发展，国外已楚翔了模具自动化加工系统。这也是我国长远发展的目标。模具制造是制造业的基础，电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电等产品80%的零件

9、都要依靠模具成型。“十五”期间，我国模具企业得到快速增长，年均增速达20。2005年中国模具行业模具销售额610亿元，比上年增长25，加上20多亿美元的进口份额，2005年中国模具市场容量已达800亿元左右。随着近年来中国经济持续稳定的增长，有着“工业之母”美誉的模具行业得到了迅猛的发展，特别是中国汽车工业“井喷”式的发展，为模具行业的跨越式发展提供了前所未有的机遇。中国的模具企业不但为国内工业的发展提供模具，而且大量模具实现出口，2010年中国模具业市场份额达到1200亿元。 目前，我国模具大多集中在中低档领域，技术水平和附加值偏低。据国际模协秘书长罗百辉介绍，我国制造业急需的精密、复杂冲压

10、模具和塑料模具、轿车覆盖件模具、电子接插件等电子产品模具等，仍然大量依靠进口，模具产品的进出口逆差超过10多亿美元。虽然模具产业具有广阔市场空间，但内资企业自身存在种种问题以及外资垄断产业利润空间受挤压，产业投资风险陡然上升。1.行业创新能力薄弱模具行业是技术密集、资金密集的产业，随着时代的进步和技术的发展，能掌握和运用新技术的人才异常短缺。据不完全统计，全国目前共有生产模具的厂点约3万多家，其中一半以上是自产自用的。同时，绝大部分都是小型企业，高级模具钳工及企业挂管理人才也非常紧缺。由于模具企业效益欠佳及对科研开发和技术攻关不够重视，因而总体来看模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少。民营

11、企业贷款困难也影响许多企业的技术改造，致使科技进步的步伐不大，进步不快。开发能力弱，经济效益欠佳。不重视产品开发，在市场中常处于被动地位。我国每个职工平均每年创造模具产值约合2万美元左右，而模具工业发达国家大多是20万美元。由此而来的是我国模具企业经济效益差，大都微利，缺乏后劲。2.行业整体效率低下2006年我国模具进口总额为20.47亿美元，出口总额为10.41亿美元，进出口相抵后净进口为10.06亿美元，为净进口额最大的国家。虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和cad/cam应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等方面的原

12、因，引进设备不配套、设备与配附件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好的解决。装备水平低，带来我国模具企业钳工比例过高等问题。3.专业化、标准化、商品化程度低、协作差企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构都不够合理。我国模具生产厂点中多数是自产自配的工模具车间（分厂），专业模具厂也大多数是“大而全”、“小而全”的组织形式。国外模具企业大多是“小而专”、“小而精”；国内模具总量中属大型、精密、复杂、长寿命模具的比例只有30左右，国外在50以上。我国模具自产自配不足80，而国外70以上是商品模具。其中中低档模具供过于求，中高档模具自配率不足60。近年来，模具行业结构调整和体制改

13、革步伐加快，但设计制造水平在总体上要比工业发达国家落后许多。模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70以上，国内模具标准件使用覆盖率只有45左右。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，特 别是对模具制造周期有很大影响。4.模具材料及模具相关技术落后模具产品水平和生产工艺水平总体上比国际先进水平低许多，而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。生产水平低主要表现在精度、型腔表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度；工艺水平低主要表现之设计、加工、工艺装备等方面。模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比

14、有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。5.与国际先进水平比，模具企业的管理落后更甚于技术落后。 技术落后易被发现，管理落后易被忽视。国内大多数模具企业还沿用过去作坊式管理模式。真正实现现代化企业管理的还不多。与此同时，国际模具制造巨头在中国投资设厂的新一轮扩张正如火如荼。德国海拉吉林落户；日本丰田模具天津设厂；芬兰贝尔罗斯公司投资兴建的深圳模具制造厂不久前正式投产，专为电信、保健、电子、汽车等行业提供高档模具产品。外资大量独自进入，对提高我国自身的模具水平无任何帮助。外资企业拥有先进的技术和资金实力，再利用中国的劳动力和便宜的原材料，竞争优势不言而明，其一直占领的高端

15、模具市场中国企业更加无法进入，也就是说中资企业没有机会提升档次。中资企业最怕的是自身实力尚未增强，外资企业已对中国模具市场完成垄断。国内与出现了不少以低成本为主要竞争战略的本地化零部件生产制造商，为了抗衡这来自内外的双重竞争压力、继续保持国内行业的领先地位，模具企业必须有其明确的战略定位。模具能力做为产品开发中的一部分，它需要提供核心产品模具设计制造、整体项目管理和产品设计支持的功能。围绕战略定位，首先，模具公司必须具备强大的模具设计能力和高效的生产制造能力，为“做强”的综合竞争力打好扎实的基础；其次，模具公司必须解决多品种、多数量的模具整包项目的整体开发问题，这就要求模具公司形成强大的项目管

16、理能力；再次，模具公司必须为产品设计和模具设计同步开发的并合工程提高支持，模具前期工程能力又显得尤为重要。研究内容：本课题为风扇扇叶的模具设计与数控加工，要求材料为abs，收缩值为1.005，该零件不透明，其形状主要由非曲面构成，具有良好的受力性能。精度要求高、材料耐热、耐冲击、耐磨、硬度高、耐腐蚀、抛光性能好；前模不容许烧焊。后模用于产品内表面的成型，后模材料较硬，表面质量一般情况下比前模要求低一些，因此选用和前模一样的材料。研究方法、手段及步骤：模具是工业生产的主要工艺装备。近些年来,随着模具工业的飞速发展, cad/cam技术被逐渐。应用于模具工业,收到了良好的效果1针对所给塑件，用模具

17、设计模块实现模具型腔和型芯的设计，演示分模过程。并用分析成型件的合理性。进行工艺分析,确定工艺方案,完成工艺设计。最后在此基础上完成一套完整的模具设计,绘制出模具的装配图和零件图。所给塑件形状尺寸比较小，应进行多腔设计，以降低成本，提高生产效率。加之每件件带2个侧抽芯，难度较大。大型三维软件ug是世界上最先进的cad/cam/cae集成的高端软件之一, 综合利用ug cad/cam和ugmoldw izard模块设计注塑模具并且对其进行数控编程,能够大大提高模具设计及制造的效率和质量。本文应用ug的最新版本ug nx5. 0,以吹风机外壳为例,探讨ug在模具设计、制造领域实现cad/cam/c

18、ae一体化的应用。1分型前的准备工作这个塑件由ug的建模模块建立。手机中壳cad模型是后续工作(分型处理,生成型芯、型腔及电极与导入ug cam模块进行数控加工等)的基础。接下来要做的准备工作是模具坐标系的建立、确定产品的收缩率以及确定模具毛坯的大小等工作。2塑件的分型设计分型设计是注塑模具设计必不可少的一个步骤。定义分型线、创建分型面、分离型芯和型腔等是注塑模具设计的关键环节。分型设计的过程主要由以下三个步骤组成:2、 抽取分型线3、 创建并编辑分型面4、 创建型芯和型腔3后续处理工作一套完整的注塑模具还需要模架做支撑,需要顶出机构将塑件顶出模腔,需要抽芯机构完成抽芯动作,需要浇口套、定位圈

19、等零件与注射机匹配,需要浇口、流道、冷却系统所有的这些零部件的选用与设计构成了注塑模具的后续处理工作。4模具的数控加工（1） 型腔加工的工艺分析（2） 刀具路径的生成和仿真加工（3） 设计电极（4） 后置处理参考文献：1刘胜国.我国冲压模具技术的现状和发展j黄石理工学院学报，20072扬玉英.使用冲压工艺及模具设计手册m.北京.高等教育出版社，20043宋杰.工程材料与热加工.大连理工大学出版社 2008.54石固欧.机械设计基础.高等教育出版社.2003.85韩森和.冷冲压工艺及模具设计与制造.北京.高等教育出版社，20066牟林.冲压工艺与模具设计m.北京.中国林业出版社，20067魏斯亮

20、、李时骏，互换性与技术测量.北京理工大学出版社 2007.88程培源.模具寿命与材料.机械工业出版社 1999.59孙凤勤.阎亚林.冲压与塑压成形设备.高等教育出版社，2003.1210黄锐 塑料工程手册 下册 第四章节 机械工业出版社11杨安.塑料成型工艺与模具设计.北京理工大学出版社 2007.812张苇.冲压件模具cad现状与发展j.轻型汽车技术，200413guofu yin.jingzhuo wang.xiaobing hu.development of a web-based remote design system of spatial cam mechanism 200114t

21、he thickness profile of ultra-high molecular weight polythene films during sequential biaxial drawing .polymer engineering and science ,january 2003.vol.43 15huang hong.mold manufacturing technology.beijiing mechanical industry press.1987摘 要本课题主要是针对扇叶的注塑模具设计,该扇叶材料为丙烯晴-丁二烯-苯乙烯（abs），是工业生产中常见的一种风扇扇叶产品。

22、通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、侧抽机构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核都有详细的设计。根据题目设计的主要任务是风扇扇叶注塑模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产塑件产品，以实现自动化提高产量。针对塑件的具体结构，该模具是点浇口的单分型面注射模具。 关键词：注塑模；扇叶；机械设计；模具设计；cad绘制二维图；ug绘制3d图，注射机的选择。abstractabstract ：the main topic is covered for a fan blade of inject

23、ion mold design, the materials for the acrylic dome clear - butadiene - styrene (abs), is commonly found in industrial production of fan blade products. through the process of plastic parts for analysis and comparison, the final design of an injection mold. the product mix from technology issues, an

24、d specific mold structure of the casting mold system, mold forming part of the structure, side pumped body, top of the system, cooling system, the choice of injection molding machine and related calibration parameters are detailed design, designed in accordance with the subjects main task is to buil

25、d a fan blade injection mold design, that is, the design of an injection mold to produce plastic products in order to achieve automation to increase production. plastic parts for the specific structure of the mold is the pin point gate injection mold surfacekey words: injection mold ；fan blade ；mech

26、anical design; mold design; cad drawing two-dimensional diagram; of ug draw a 3d map, the choice of the injection molding machine目 录摘 要i第1章 绪论31.1塑料简介31.2注塑成型及注塑模3第2章 塑料材料分析521 塑料材料的基本特性522 塑件材料成型性能523 塑件材料主要用途5第3章 塑件的工艺分析631 塑件的结构设计632 塑件尺寸及精度733 塑件表面粗糙度834 塑件的体积和质量8第4章 注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定941、注射成型工

27、艺过程分析5942 浇口种类的确定943 型腔数目的确定1044 注射机的选择和校核104.4.1 注射量的校核104.4.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核114.4.3 模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核11第5章 注射模具结构设计1351 分型面的设计1352 型腔的布局1353 浇注系统的设计14531 浇注系统组成14532 确定浇注系统的原则14533 主流道的设计14534 分流道的设计15535 浇口的设计16536 冷料穴的设计1654 注射模成型零部件的设计716541 成型零部件结构设计17542 成型零部件工作尺寸的计算1855 排气结构设计1956 脱模机构

28、的设计19561 脱模机构的选用原则19562 脱模机构类型的选择19563 推杆机构具体设计1957 注射模温度调节系统20571 温度调节对塑件质量的影响2059 模架及标准件的选用21591 模架的选用21第6章 模具材料的选用2361 成型零件材料选用2362 注射模用钢种23第7章 模具总装图24附件25致谢26参考文献27第1章 绪论模具制造是国家经济建设中的一项重要产业，振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经成为广大业内人士的共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。用

29、模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域。1.1 塑料简介塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力下具有流动性。可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状而不发生变化。塑料有很多优异性能，广泛应用于现代工业和日常生活，它具有密度小，质量轻，比强度高，绝缘性能好，介电损耗低，化学稳定性高，减摩耐磨性能好，减振隔音性能好等诸

30、多优点。另外，许多塑料还具有防水、防潮、防透气、防辐射及耐瞬时烧蚀等特殊性能1。塑料以从代替部分金属、木材、皮革及无机材料发展成为各个部门不可缺少的一种化学材料，在国民经济中，塑料制作已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。1.2 注塑成型及注塑模将塑料成型为制品的生产方法很多，最常用的有注射，挤出，压缩，压注，压延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，几乎的有的热塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精度较高、易于实现全自动化生产等一系列优点。因此广泛用于塑料制件的生产中，其产口占目前塑料制件生产的30%左右。但注射成型的设备价

31、格及模具制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料件的生产。要了解注射成型和注射模，首先得了解注射机的一些基本知识，注射机是注射成型的主要设备，依靠该设备将粒状塑料通过高压加热等工序进行注射。注射机为热塑性或热固性塑料注射成型所用的主要设备，按其外形可分为立式、卧式、直角式三种，由注射装置、锁模装置、脱模装置，模板机架系统等组成。注射成型是根据金属压铸成型原理发展而来的，其基本原理是利用塑料的可挤压性和可模塑性。首先将松散的粒状或粉状成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过料筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经

32、过一段保压冷却定型时间后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制品。注射成型生产中使用的模具叫注射模，它是实现注射成型生产的工艺装备。注射模的种类很多，其结构与塑料品种、塑件的复杂程度和注射机的种类等很多因素有关，其基本结构都是由动模和定模两大部分组成的。定模部分安装在注射机的固定板上，动模部分安装在注射机的移动模板上，在注射成型过程中它随注射机上的合模系统运动。注射成型时动模部分与定模部分由导柱导向而闭合。一般注射模由成型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、加热和冷却系统、排气系统及支承零部件组成2 。注射模、塑料原材料和注射机通过注射成型工艺联系在一

33、起。注射成型工艺的核心问题就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔体，并把它注射到型腔中去，在控制条件下冷却定型，使塑件达到所要求的质量。注射机和模具结构确定以后，注射成型工艺条件的选择与控制便是决定成型质量的主要因素。注射成型有三大工艺条件，即：温度、压力、时间。在成型过程中，尤其是精密制品的成型，要确立一组最佳的成型条件决非易事，因为影响成型条件的因素太多，有制品形状、模具结构、注射装备、原材料、电压波动及环境温度等。塑料模具的设计不但要采用cad技术，而且还要采用计算机辅助工程（cae）技术。这是发展的必然趋势。注塑成型分两个阶段，即开发/设计阶段（包括产品设计、模具设计和模具制造）和生产

34、阶段（包括购买材料、试模和成型）。传统的注塑方法是在正式生产前，由于设计人员凭经验与直觉设计模具，模具装配完毕后，通常需要几次试模，发现问题后，不仅需要重新设置工艺参数，甚至还需要修改塑料制品和模具设计，这势必增加生产成本，延长产品开发周期。目前国际市场上主要流行的，运用范围最广的注射模流动模拟分析软件有澳大利亚的moldflow、美国的cflow、华中科技大学的h-flow等。其中moldflow软件包括三个部分：moldflow plastics advisers （产品优化顾问，简称mpa），moldflow plastics insight （注射成型模拟分析，简称mpi），moldf

35、low plastics xpert （注射成型过程控制专家，简称mpx）。采用cae技术，可以完全代替试模，cae技术提供了从制品设计到生产的完整解决方案，在模具制造加工之前，在计算机上对整个注射成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题，及时修改制件和模具设计，而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等，都有着重大的技术经济意义3。第2章 塑料材料分析21 塑料材料的基本特性abs是由丙烯、丁二烯、苯

36、乙烯三种单体共聚而成的。这三种组分的各自特性，使abs具有良好的综合理学性能。丙烯腈使abs有良好的耐腐蚀性、耐热性及表面硬度，丁二烯使abs坚韧，苯乙烯使abs有良好的加工性和染色性能。abs价格便宜原料易得，是目前产量最大、应用范围最广的工程塑料之一。是一种良好的热塑性塑料。 abs无毒，无气味，呈微黄色，成型的塑料有较好的光泽，、不透明，密度为1.02-1.05。既有较好的抗冲击强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱、酸类对abs几乎没有影响， abs不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀，在酮，醛，酯，氯代烃中会溶解或形成乳浊液。

37、abs表面受冰醋酸，植物油等化学药品的侵蚀时会引起应力开裂， abs有一定的硬度，他的热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等高，尺寸稳定性较好，易于成型加工，经过调色配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70左右，热变形温度约为93 耐气候性差，在紫外线作用下abs易变硬发脆。abs的性能指标： 密度 1.021.05（ ），收缩率 ，熔点 ，弯曲强度80mpa，拉伸强度35 49mpa，拉伸弹性模量1.8gpa，弯曲弹性模量1.4gpa，压缩强度18 39mpa，缺口冲击强度11 20 ，硬度62 86hrr，体积电阻系数 ，收缩率 范围内。abs的热变形温度为93 118，制品

38、经退火处理后还可提高10左右。abs在-40时仍能表现出一定的韧性，可在-40 100的温度范围内使用。22 塑件材料成型性能abs易吸水，使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。因此，成型加工前应进行干燥处理；abs在升温时黏度增高，黏度对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大都采用点浇口形式，成型压力较高，塑件上的脱模斜度宜稍大；易产生熔接痕，模具设计时应该注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响及小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在50 60 ，要求塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在60 80 。abs比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。2

39、3 塑件材料主要用途abs在机械工业上用来制造空调涡轮、泵业轮、轴承、把手、管道、管连接件、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等，汽车工业上用abs制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管等，还可用abs夹层板制小轿车车身。abs还可用来制造水表壳，纺织器材，电器零件、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装容器，农药喷雾器及家具等。第3章 塑件的工艺分析在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析，只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。风扇扇叶3d如图所示，具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构中等复杂程度，生产量大，要求较低的模具成本，成型容易，精

40、度要求不高。图（1）3d视图31 塑件的结构设计（1）、脱模斜度 由于注射制品在冷却过程中产生收缩，因此它在脱模前会紧紧的包住模具型芯或型腔中突出的部分。为了便于脱模，防止因脱模力过大拉伤制品表面，与脱模方向平行的制品内外表面应具有一定的脱模斜度。脱模斜度的大小与制品形状、壁厚及收缩率有关。斜度过小，不仅会使制品尺寸困难，而且易使制品表面损伤或破裂，斜度过大时，虽然脱模方便，但会影响制品尺寸精度，并浪费原材料。通常塑件的脱模斜度约取0.51.5，根据文献1，塑件材料abs的型腔脱模斜度为0.35130/，型芯脱模斜度为30/1（2）、塑件的壁厚 塑件的壁厚是最重要的结构要素，是设计塑件时必须考

41、虑的问题之一。塑件的壁厚对于注射成型生产具有极为重要的影响，它与注射充模时的熔体流动、固化定型时的冷却速度和时间、塑件的成型质量、塑件的原材料以及生产效率和生产成本密切相关。一般在满足使用要求的前提下，塑件的壁厚应尽量小。因为壁厚太大不仅会使原材料消耗增大，生产成本提高，更重要的是会延缓塑件在模内的冷却速度，使成型周期延长，另外还容易产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小则刚度差，在脱模、装配、使用中会发生变形，影响到塑件的使用和装配的准确性。选择壁厚时应力求塑件各处壁厚尽量均匀，以避免塑件出现不均匀收缩等成型缺陷。塑件壁厚一般在14，最常用的数值为23。该管连接件壁厚均匀，周边和底部壁厚

42、均为3左右。（3）、塑件的圆角为防止塑件转角处的应力集中，改善其成型加工过程中的充模特性，增加相应位置模具和塑件的力学角度，需要在塑件的转角处和内部联接处采用圆角过度。在无特殊要求时，塑件的各连接角处均有半径不小于0.51的圆角。一般外圆弧半径大于壁厚的0.5倍，内圆角半径应是壁厚的0.5倍。该塑料件表面圆角半径和内部转弯处圆角为1。（4）、孔塑料制品上通常带有各种通孔和盲孔，原则上讲，这些孔均能用一定的型芯成型。但当孔太复杂时，会使熔体流动困难，模具加工难度增大，生产成本提高，困此在塑件上设计孔时，应尽量采用简单孔型。由于型芯对熔体有分流作用，所以在孔成型时周围易产生熔接痕，导致孔的强度降低

43、，故设计孔时孔时孔间距和孔到塑件边缘的距离一般都尖大于孔径，孔的周边应增加壁厚，以保证塑件的强度和刚度。32 塑件尺寸及精度塑料制品外形尺寸的大小主要取决于塑料品种的流动性和注射机规格，在一定的设备和工艺条件下流动性好的塑料可以成型较大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比较小。从节约材料和能源的角度出发，只要能满足制品的使用要求，一般都应将制品的结构设计的尽量紧凑，以便使制品的外形尺寸玲珑小巧些。该塑件的材料为abs，流动性较好，适用于不同尺寸的制品。塑件的尺寸精度直接影响模具结构的设计和模具的制造精度。为降低模具的加工难度和模具的制造成本，在满足塑件要求的前提下尽量把塑件的尺寸精度设计得低一

44、些。由于塑料与金属的差异很大，所以不能按照金属零件的公关等级确定精度等级。根据我国目前的成型水平，塑件尺寸公差可以参照文献2表3-2塑件的尺寸与公关（sj1372-1978）的塑料制件公差数值标准来确定。根据任务书和图纸要求，本次产品尺寸均采用mt3级精度，未注采用mt5级精度。 33 塑件表面粗糙度塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。这除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点来保证外，主要是取决于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般为ra 0.021.25之间，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的1/2，即ra 0.010.63。模具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断增加，所

45、以应随时给以抛光复原。该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高许多，为ra0.2，内部为0.4。34 塑件的体积和质量本次设计中，塑件的质量和体积采用3d测量，在ug软件中，使用分析质量属性，可以测得塑件的体积为0.000247，即247,abs的密度为1.05，即可以得出该塑件制品的体积为质量为259.35克。第4章 注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定41、注射成型工艺过程分析5根据塑件的结构、材料及质量，确定其成型工艺过程为：第一步：为使注射过程顺利和保证产品质量，应对所用的设备和塑料作好以下准备工作。第二步: 注射成型过程 完整的注射过程表面上共包括加料、塑化、注射入模、稳压冷却和脱模几

46、个步骤，但实际上是塑化成型与冷却两个过程。第三步：制件的后处理注射制件经脱模或机械加工后，常需要进行适当的后处理，目的是为了消除存在的内应力，以改善和提高制件的性能及尺寸稳定性。制件的后处理主要有退火和调湿处理。该塑料制件材料为abs，就采用退火处理13小时。（1）、成型前对原材料的预处理根据注射成型对物料的要求，检验物料的含水量，外观色泽，颗粒情况并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标，对原材料进行适当的预热干燥，abs材料吸水率极低，成型前一般不必进行干燥处理。如有需要，可在70 80 下干燥24 h。（2）、料筒的清洗在初用某种塑料或某一注射机之前，或者在生产中需要改变产品、更换原料、调

47、换颜色或发现塑料中有分解现象时，都需要对注射机（主要是料筒）进行清洗或拆换。柱塞式注射机料筒的清洗常比螺杆式注射机困难，因为柱塞式料筒内的存料量较大而不易对其转动，清洗时必须拆卸清洗或者采用专用料筒。对螺杆式通常是直接换料清洗，也可采用对空注射法清洗。 （3）、脱模剂的选用 脱模剂是使塑料制件容易从模具中脱出而敷在模具表面上的一种助剂。一般注射制件的脱模，主要依赖于合理的工艺条件与正确的模具设计。在和产上为了顺利脱模，常用的脱模剂有：硬脂酸锌，液体石蜡（白油），硅油，对abs材料，可选用硬脂酸锌，因为此脱模剂除聚酰胺塑料外，一般塑料都可使用。42 浇口种类的确定注射模的浇注系统是指模具中从注射

48、机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道。其作用是将塑料熔体充满型腔并使注射压力传递到各个部分。浇注系统设计的好坏对塑件性能、外观及成型难易程度影响很大。它由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成。其中浇口的选择与设计恰当与否直接关系到制品能否完好的成型。由于本设计中风扇扇叶塑件外表面质量要求较高，所以选用点浇口。点浇口直接在扇叶边缘处进，扇叶组装后，浇口被遮挡起来。点浇口主流道需要设置拉料针，分流道与产品相连，顶出产品包含流道连接在一起。43 型腔数目的确定 因为本设计中采用点浇口，且塑件的尺寸稍大，为提高塑件成功概率，并从经济型的角度出发，节省生产成本和提高生产效率，采用一模一腔进行加工生产。44 注

49、射机的选择和校核 由于采用一模一腔，需要至少注射量为259.35g，流道水口废料10g，总注塑量达到269.35g，再根据工艺参数（主要是注射压力），综合考虑各种因素，选定注射机为海天200xb。注射方式为螺杆式，其有关性能参数为：海天htf200xbhtf海天注塑机技术参数单位参数型号200b螺杆直径mm50理论注射容量cm3412注射重量psg375注射压力mpa170注射行程mm210螺杆转速r/min0150料筒加热功率kw12.45锁模力kn2000拉杆内间距(水平垂直)mm510510允许最大模具厚度mm510允许最小模具厚度mm200移模行程mm470移模开距(最大)mm980液

50、压顶出行程mm130液压顶出力kn62液压顶出杆数量pc9油泵电动机功率kw18.5油箱容积l300机器尺寸(长宽高)m5.21.62.1机器重量t6最小模具尺寸(长宽)mm3503504.4.1 注射量的校核模具设计时，必须使得在一个注射成型的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量的80%以内。校核公式为： 式中 -型腔数量 -单个塑件的质量（） -浇注系统所需塑料的质量（） 本设计中：n=1 259.35 =10 m=1x259.35+10=269.35g375x0.8注:塑机额定注塑量为375g注射量符合要求4.4.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核注射成型时塑件的模具分型面上的

51、投影面积是影响锁模力的主要因素。如果这一数值超过了注射机所允许的最大成型面积，则成型过程中会出现涨模溢料现象，必须满足以下关系。 式中 n -型腔数目 -单个塑件在模具分型面上的投影面积 -浇注系统在模具分型面上的投影面积 n=1 =36148.04 =2210 =1x36148.04+2210=38358.04注射成型时为了可靠的锁模，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力。即： （）p f式中： p塑料熔体对型腔的成型压力（mpa）f注射机额定锁模力（n）其它意义同上根据教科书表5-1，型腔内通常为20-40mpa，一般制品为24-3

52、4mpa，精密制品为39-44mp（）p=（1x36148.04+2210）x1.1x30x0.001= 1265.82kn 2000kn锁模力符合要求4.4.3 模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核（1）、模具厚度（闭合高度） 模具闭合高度必须满足以下公式式中 -注射机允许的最大模厚 -注射机允许的最小模厚本设计中模具厚度为426mm 200h510， 符合要求（2）、开模行程（s）的校核模具开模后为了便于取出制件，要求有足够的开模距离，所谓开模行程是指模具开合过程中动模固定板的移动距离。注塑机的开模行程是有限的，设计模具必须校核所选注射机的开模行程，以便与模具的开模距离相适应。对于卧式注射

53、机，其开模行程与模具厚度有关，对于多分型面注射模应有：式中 -推出距离 -包括浇注系统凝料在内的塑件高度 =（水口料的长度+2030）本设计中 =980 =30 mm =35+200=235 mm总的开模距离需要h=275mm以上经计算，符合要要求。（3）、顶出装置的校核 在设计模具推出机构时，需校核注射机顶出的顶出形式，在以中心顶杆顶出的注塑机上使用的模具，应对称地固定在移动模板中心位置上，注射机的最大顶出距离要保证能将塑件从模具中脱出。海天200xb型注射机为中心顶杆顶出机构。经检查能满足将模具脱出的要求。第5章 注射模具结构设计51 分型面的设计将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部

54、分，它们的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为分型面，它是决定模具结构的重要因素，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的成型的先决条件。选择分型面时，应从以下几个方面考虑：1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；2）使塑件在开模后留在动模上；3）分型面的痕迹不影响塑件的外观；4）浇注系统，特别是浇口能合理的安排；5）使推杆痕迹不露在塑件外观表面上；6）使塑件易于脱模。综合考虑各种因素，并根据扇叶模具制件的外观特点，受用曲面分型面，并选择在塑件的最大平面处，开模后塑件留在动模一侧，分型面的选择52 型腔的布局型腔的布局与浇注系统的布置密切相关,型腔的排布应使每个型腔都通过浇注系统从总压力中均等的分得所需的压力,以保证塑料熔体均匀地充满每个型腔,使各型腔的塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能短，同时采用平衡流道。型腔布局由图所示。由于本设计中塑件是上下两部分配合装配使用，需要相同的注射工艺参数，以达到高的成功率，模具采用点浇口，并采用中心对称式布局，以求达到良好的浇注质量。图（4）型腔布局方式53 浇注系统的设计 浇注系统是指注射模中从主流道始端到型腔之间的熔体进料通道，浇注系统可分