精品资料（2021-2022年收藏的）电风扇上盖注塑成型模具设计说明书

1、本 科 毕 业 设 计( 2009届)题 目： 电风扇上盖注塑成型模具设计 学 院: 机电工程学院 专业: 机械工程及自动化 班级: 姓 名: 学 号: 指导老师: 完成日期: 2009年5月 电风扇上盖注塑成型模具设计摘要：塑料注塑成型可以制作大量具有高精度和复杂型腔形状的制件。通过用注塑模 CAE软件 MOLDFLOW对塑件进行模流分析，选择聚丙烯的成型工艺参数 ，设计了一模一腔的注射模具。按聚丙烯的平均收缩率设计计算模具成型尺寸。分析了电风扇上盖的结构工艺特点,介绍了电风扇上盖注射模结构及模具的工作过程, 介绍了模具设计方案、工作原理, 阐述了成型部件、浇注系统凝料双层结构、顶出机构的设

2、计特点。同时介绍了成型零件的加工制造的过程。关键字：注塑模；MOLDFLOW分析；制造Design Of Injection Mould For Cover Of FanAbstract ：The plastic injection molding is known to be the most effective process for producing discrete plastic parts of complex shape to the highest precision at a low cost.An injection die with a mold cavity was

3、designed though using the injection mold CAE software MOLDFLOW to simulate plastic flow and choosing the molding parameters of polypropylene. The molding size was designed according to the average shrinkage ratio of polypropylene.Analyzing on the structural character of cover of fan, the structure o

4、f injection mold and the mold working process are introduced. The design specialities of molding parts，the double deck structure of concretionary plastic for the gating system and the ejection mechanism were presented as well.Meanwhile,manufacturing of the molding size were introduced.Keyword：Inject

5、ion mould;Analyzing of MOLDFLOW;Manufacturing目 录中文摘要英文摘要1 塑料的工艺性分析 41.1 塑件的原材料分析 41.2 塑件的尺寸精度分析 41.3 塑件的表面质量分析 41.4 塑件结构的工艺性分析 42 注塑过程的分析及确定成型设备选择 52.1 注塑过程的分析 52.2 选用注塑机 73 注射模的结构设计 83.1 分型面的选择 83.2 浇注系统的设计 93.2.1 主流道设计 103.2.2 分流道的设计 113.2.3 浇口设计 113.3 成型零件的设计 113.3.1 凹模、凸模和型芯的基本尺寸的确定 123.3.2 凹模壁厚

6、确定 133.3.3 底板厚度确定 143.3.4 成型零件的位置布置及其三维造型 153.4 导向机构的设计 183.5 推出部分的设计 183.5.1 脱模力的计算 183.5.2 推件板的厚度计算 193.6 侧向分型与抽芯机构的设计 193.7 冷却部分的设计 213.8 标准模架的选用 223.9 注塑机的校核 224 标准零件的加工图和非标准零件的加工工艺规划 225 小结 26参考文献 261 塑料的工艺性分析1.1 塑件的原材料分析塑料的品种：PP（聚丙烯）。结晶材料，吸湿性小，流动性极好，溢边值为0.03mm左右；成形收缩率大，易产生缩孔、凹痕及变形；热容量大，成形模具必须设

7、置能充分进行冷却的调温系统；它成形的适宜模具温度为80左右，不可低于50。否则，会造成塑料件表面光泽度差或者产生熔接痕等缺陷。温度过高会产生翘曲变形。主要用于汽车工业（主要使用含金属添加剂的PP：挡泥板、通风管、风扇等），器械（洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等），日用消费品（草坪和园艺设备如剪草机和喷水器等）。1.2 塑件的尺寸精度分析影响塑料制品的尺寸精度的主要因素是材料的收缩和模具的制造误差。查得PP的收缩率为1.0%2.5%,分析时都采用S=1.75%。由于对于制品的精度无特殊要求，根据GB/T14486-1993规定，参照下表的收缩特性和选用的公差等级表，可得

8、到制件的公差等级为MT6。表1-1收缩特性和选用的公差等级收缩率特性值S(%)公差等级标准公差尺寸未标准公差尺寸高精度一般精度>01MT2MT3MT5>12MT3MT4MT6>23MT4MT5MT7>3MT5MT6MT71.3 塑件的表面质量分析塑件外表面要求粗糙度较低，表面光滑，内表面要求低点。而PP在不同加工方法所能达到的表面的粗糙读值为0.11.6m。因为对表明粗糙度无特殊要求，为了方便实际的加工，制造加工过程中可选择Ra=0.8m。1.4 塑件结构的工艺性分析设计的塑件如下图1-1和图1-2：图1-1图1-2电风扇上盖的三维造型可看到：该制件主要是以圆柱形为主，

9、在上部的位置处还有四处加强筋，在设计模具是要特别注意该处，甚至要将结构做进一步的改进；还有就是为了注出上部的沉孔，就要采用侧向抽芯机构，设计时侧向抽芯也是重点考虑的部分；虽然该制件的要求并不是很高，但在设计模具时候要考虑一些即经济，又实用的方法改进模具的结构，以期达到最佳的设计效果，有助于实际的生产。2 注塑过程的分析及确定成型设备选择2.1 注塑过程的分析在注塑过程中,还要对注塑阶段进行必要的分析,主要是填充和保压两个阶段的分析与确定,通过Moldflow分析结果如下：从上述的Moldflow的分析过程中可知，其1.51秒时速度压力开始切换，而在1.53秒时填充完成，而压力最大值出现在1.5

10、08秒处，锁模力大致在3.69秒处出现峰值。在生产过程中注塑机的注塑过程的速度与压力切换参数设置可根据上述分析结果得出。2.2 选用注塑机通过采用Moldflow分析可得到：（a）浇注系统及塑件的总体体积为110 cm3（b）锁模力曲线图（图2-1）：所选的注塑机的锁模力应至少大于15tone图2-1（c）注塑压力曲线图（图2-2）：最大的压力为20.93MPa图2-2初步计算可知模具的工作行程大致为150而开模行程：SH+113=151mm，H为斜导柱部分的高度，侧抽芯距为S=13.5mm，开模距H =S/tan=37.1mm，取38mm，而113为整个塑件的高度。=20°通过上述

11、，可大致选择注塑机的型号：SZ-100/800SZ-100/800型注塑机的理论注射容积为138 cm3，螺杆直径为40 mm，塑化能力11.9g/s，注射压力140MPa,锁模力为800KN，拉杆有效间距329mm×294mm，模板行程270mm，模具最小厚度80 mm，模具最大厚度400mm，最大开距570 mm，喷嘴半径为SR10mm。3 注射模的结构设计注塑模具的结构设计主要包括：分型面的选择，浇注系统的设计，成型零件的设计，导向机构的设计，推出部分的设计，侧向分型与抽芯机构的设计，冷却部分的设计，标准模架的选用。3.1 分型面的选择图3-1通过上述的Moldflow分析（图

12、3-1），应将分型面选择在图中灰色部分的区域，该处在整个注塑过程中会出现排放不畅，且该处在最大截面处，因此分型面要选择在该处。另外还考虑到在塑件的上部还有一个侧向抽芯的机构，为了使模具结构设计以及制造的方便，以及塑件的脱模和取出，因此采用二次分型，另一个设置在塑件的86所在的平面。3.2 浇注系统的设计 先通过Moldflow分析该塑件的最佳浇口位置，分析结果如图3-3与图3-3：图3-2图3-3由分析图3-2可知：最佳浇口位置在深蓝色的区域，但设置在这些区域会造成模具结构复杂或者浇口位置在外表面，虽然该塑件对表面要求不是很高，考虑到如果采用一个浇口，那么其填充的均匀性不是很好，综合考虑之下，

13、可设置成轮辐式浇口，如图3-4图3-43.2.1 主流道设计浇口套进口的直径d应比注射机喷嘴孔直径大0.51 mm,取0.8mm。浇口套一般采用T8A或T10A材料，热处理硬度为5055HRC,浇口套直接从市场上购买。浇口套与顶模座板的配合一般按照H7/k6过渡配合。图3-53.2.2 分流道的设计采用的是中心浇口形式，因此对于模具而言，其分流道主要是其主浇道与浇口的连接部分的形状及尺寸的确定，以及浇口本身的形状和尺寸的确定两部分的设计内容。出于加工方便以及成本的考虑，连接部分主要采用圆形的，其尺寸为3mm。3.2.3 浇口设计由于采用中心浇口中的轮辐式浇口（如下图）形式,开设在模具的第一分型

14、面处,这种浇口是将圆形进料改为几小股进料。这样，浇口的去除较为方便，浇注系统的凝料也比较少。轮辐式浇口主要应用于圆筒形、扁平和浅杯塑料件的成形。由于对塑件的强度及表面质量的要求并不是非常严格，即使这种浇口形式易使塑料件产生熔接痕，影响强度与表面质量，但这种浇口还是能满足注塑的要求。图3-63.3 成型零件的设计一般影响塑料件尺寸精度的主要因素有：a、塑料成形收缩率。塑料成形收缩率与塑料的品种，塑料件的形状、尺寸大小、壁厚的分布，成形模具的结构以及成形的工艺条件等因素有关。b、模具成形零件的制造误差； 生产实际证明，成形零件的制造误差约为塑料件总公差的1/31/4，因此，在确定成形零件的工作尺寸

15、公差值时，可去塑料件公差值的1/31/4，或取IT7IT8级作为模具的制造公差c、模具成形零件的磨损； 在使用过程中，由于塑料熔体高速流动的冲刷、脱模时与塑料件的摩擦、成形过程中可能产生的腐蚀性气体的腐蚀以及由于上述各种原因造成的成形零件表面粗糙度值的增大而重新打磨抛光等，造成模具尺寸的变化，其结果使型腔尺寸变大而型芯尺寸变小。当然磨损的大小还与模具的材料及其热处理有关。d、模具装配的误差；很明显装配工艺的好坏直接影响各个部分的尺寸。下面对各个模具的成形部分的尺寸进行相应的确定3.3.1 凹模、凸模和型芯的基本尺寸的确定根据凹模径向尺寸的计算公式：，计算结果如表（表3-1）。表3-1凹模径向尺

16、寸基本尺寸塑件公差值材料收缩率S计算得基本尺寸基本尺寸取值/3模具公差取值T=/3110.460.017510.847510.850.1533330.15280.70.017527.96527.970.2333330.23350.80.017535.012535.010.2666670.27390.80.017539.082539.080.2666670.27681.280.017568.2368.200.4266670.43861.480.017586.39586.400.4933330.491191.920.0175119.6425119.640.640.641212.20.0175121

17、.4675121.470.7333330.73根据凸模径向尺寸的计算公式：，计算结果如表（表3-2）。表3-2凸模径向尺寸表基本尺寸塑件公差值材料收缩率S计算得基本尺寸基本尺寸取值/3模具公差T=/31.50.260.01751.721251.720.0866670.0970.380.01757.40757.410.1266670.13220.620.017522.8522.850.2066670.21370.80.017538.247538.250.2666670.27661.280.017568.11568.120.4266670.43811.480.017583.527583.530.4

18、933330.491151.720.0175118.3025118.300.5733330.57根据凹模深度尺寸的计算公式：，计算结果如表（表3-3）。表3-3凹模深度尺寸表基本尺寸塑件公差值材料收缩率S计算得基本尺寸基本尺寸取值/3模具公差T=/360.3890.01756.1056.110.1296670.13140.540.017513.7362513.740.180.18190.620.017519.332519.330.2066670.211131.720.0175114.9775114.980.5733330.57根据凸模高度尺寸的计算公式：，计算结果表（表3-4）。表3-4凸模高

19、度尺寸表基本尺寸塑件公差值材料收缩率S计算得尺寸取值/3模具公差T=/3190.620.017519.7458319.750.2066670.21921.480.017594.5966794.600.4933330.493.3.2 凹模壁厚确定刚度要求计算型腔壁厚：式3-1 强度要求计算型腔壁厚：式3-2式中 p-型腔内塑料熔体的压力Mpa E-型腔材料的弹性模量，碳素钢取MPar-型腔半径mm-泊松比，碳素钢取0.25 -模具材料的许用应力，45钢取160MPa，一般材料取200MPa -型腔内半径的允许增大量mm当p=50MPa，许用应力=160MPa,允许的变形量=0.05mm条件下,r

20、>86mm,用刚度计算公式,r<86mm用强度计算公式，显然应采用强度计算公式。由前Moldflow分析可得p为20.93MPa；查得 为160MPa；显然r为50mm（应除去22的孔）。采用强度计算公式计算可得：h8.5mm设计过程中其壁厚由于结构的需要，可选择h=26mm3.3.3 底板厚度确定刚度要求计算底板厚度：式3-3强度要求计算底板厚度：式3-4式中 p-型腔内塑料熔体的压力MpaE-型腔材料的弹性模量，碳素钢取MPar-型腔半径mm -模具材料的许用应力，45钢取160MPa，一般材料取200MPa当p=50MPa，许用应力=160MPa,允许的变形量=0.05mm条

21、件下,r>67mm,用刚度计算公式,r<67mm用强度计算公式。p为20.93MPa；查得 为160MPa；显然r为50mm。采用强度计算公式计算可得：H20mm在设计时采用H=40mm，3.3.4 成型零件的位置布置及其三维造型采用镶嵌的结构，各个部分如下：凸模组合件01图3-7凸模组合件02图3-8凸模组合件03图3-9装配后凸模图3-10凹模图3-11凹模图3-123.4 导向机构的设计导向机构主要功能是保证其动模部分和定模部分在模具工作时，能够进行正确的导向与定位。有时在顶出机构中设置导向机构，为了使模具的顶出机构平稳的工作。在该模具的设计时主要采用导柱和导套的结构，导柱布

22、置在模具的四周，并且采用对称不等径布置；导柱和导套采用T8碳素工具钢，淬火处理，配合面的Ra值要求为0.4m，而固定部分的Ra值要求为0.8m；导柱滑动部分的配合精度按H7/g6（间隙配合）；导柱固定部分的配合精度按H7/k6（过渡配合）；导套外径的配合精度按H7/k6（过渡配合），并用一个6mm紧定螺钉固定其位置，这样主要是为了增加导套嵌入的牢固性，防止开模时背拉出，因此将导套的侧面极加工出缺口，从模板的侧面用紧定螺钉固定导套。表3-5导柱和导套的推荐值导柱直径/mm导套直径/mmdd1d2d3DD18142081420121824121824152127152127202836202836

23、253443253443303947303947354555354555455767455767设计时选择的两组导柱与导套的尺寸为表中字体加粗的两组。3.5 推出部分的设计3.5.1 脱模力的计算由于推出部分的设计计算在很大程度上与塑件的脱模力有关，因此在设计计算之前就必选先计算塑件在脱模过程中的脱模力，塑件的属于薄壁件（/d0.05，其中为塑件壁厚，d为塑件的直径）。脱模力的计算公式为：式3-5其中 K2-无量纲系数-圆环形塑料件的壁厚(mm）Scp-塑件平均成型收缩率E-塑料的弹性模量（MPa）L-塑料件对型芯的包容长度（mm）f-塑料件与型芯之间的摩擦因数-模具型芯的拔模斜度-塑料的泊松

24、比A-不通孔塑料件型芯在垂直于脱模方向上的投影面积（mm2）,通孔为0经查得：K2=1.07；1=2mm；Scp=1.75%；E =1340MPa；L =3.14*121=380mm；f= 0.392；=10°；= 0.25；A=0 mm2。计算可得脱模力F=15040N3.5.2 推件板的厚度计算为了使制件在推迟时不发生表形，可采用推件板推出的结构形式，推板推出机构是由一块与凸模按一定配合精度相配合的模板，在塑料件的整个周边端面上进行推出，作用面积大，推出力大而且均匀，动作平稳顺畅，在塑料件上无推出痕迹。推件板的厚度计算：通过刚度要求计算推件板的厚度公式为：式3-6通过强度要求计算

25、推件板的厚度公式为：式3-7式中 C3-系数，随R/r而异，按表格选取 R-推杆作用在推板上所形成的几何半径（mm）r-推件板环形内孔（或型腔）的半径（mm）- 推件板板中心所允许的最大变动量，一般可取塑料件在被推出方向上的尺寸公差的1/51/10（mm）F-脱模力（N）K3-系数，随R/r而异，按表格选取- 推件板材料的许用应力经查得：K3=13.5；= 160MPa。而脱模力由前计算可得F=15040N。采用强度计算可得：t11mm。设计过程中取推件板的厚度t=16mm3.6 侧向分型与抽芯机构的设计由于在注塑件上部有一个沉孔，因此在模具上成型该沉孔的零件就必须制作成可以侧向移动的，为了使

26、模具在脱模具过程中能够顺利的脱模，因此必须采用侧向分型与抽芯机构。结构采用斜销机动分型与抽芯，该种结构简单，加工方便，动作可靠，劳动强度小，生产效率高，借助机床开模行程来完成抽芯动作，广泛用于延时抽芯或接近分型面抽芯力不大的型芯。斜导柱的使用材料为T8A。由于导柱经常和滑块摩擦，所以，其热处理硬度要求为5558HRC，表面粗糙度值低于Ra0.4m。斜导柱与其固定板之间采用过渡配合形式H7/k6。a、抽芯行程的计算：侧抽芯的倾斜角=20°(一般的选取范围为15°22°，以20或22选用最多。),抽芯距s=13.5mm。工作长度L=s/sin=39.5mm，取40mm

27、开模距 H=s/tan=37.1mm，取38mm 实际的模具中工作长度L取48mmb、抽芯力的计算：式3-8式中 c-侧抽芯成型部分的截面平均周长（m）h-侧抽芯成型部分的高度（m）p-塑料件对侧抽芯的收缩应力（包紧力），一般模内冷却的塑件，p=（0.81.2）×107Pa，模外为(2.43.9)×107Pa-塑料在热状态对钢的摩擦因数，一般0.150.2-斜导柱的斜度（°）经查及计算可得：c=0.022m，h=0.0135m，p=3×107Pa，=0.18,=20°计算得抽芯力Fc=1541N而弯曲力Fw=Fc/cos=1640N，由Fw和H

28、w（Hw为脱模力的作用线到斜导柱中心线交点到斜导柱固定板之间的距离，为6.5mm）及导柱斜角确定斜导柱的直径，查得直径可取14mm。图3-7斜导柱的工作结构3.7 冷却部分的设计对该塑件注塑的冷却性能进行Moldflow的分析，其结果如图3-8：图3-8显然，通过分析可知在沉孔的厚实部分易使模具在冷却过程中温度高于其他的部位，因此在设置冷却管道时应特别注意该处冷却的效果，在设置管道时，可将该处的冷却管道更靠近制件，并且尽量设置进水口靠近这个位置。由于并不需要考虑管道内部的质量要求，则加工这些冷却管道主要采用的是在成型零件加工完毕后，在需要设置冷却管道的部位进行加工，先直接加工处通孔，在用一些堵

29、头堵住那些不需要通的位置。当然这样会一定程度上影响制件内表面的加工精度，但对制件本身的内表面无特殊的要求，而采用此种方式可大大降低加工的难度，并且在设置冷却管道时更加灵活。3.8 标准模架的选用根据塑件结构和尺寸的要求，而且在模具设计中是采用推件板推出，查塑料注塑模具的标准模架手册，可选择A4型标准模架，315×315。模板厚度A=25mm,B=40mm,以及垫板厚度C=80mm,因此得到模架的整体高度H=115+A+B+C=115+25+40+80=260mm。而模架的具体的结构见装配图。3.9 注塑机的校核整个注塑过程及模具结构尺寸都确定，注塑机需要校核的主要内容为注射量的校核，

30、注塑压力的校核，锁模力的校核，模具在注塑机上安装部位的相关尺寸的校核，开模行程的校核。a、注射量的校核：所选注塑机的138mm cm3，而塑件与浇注系统的整个体积为110 cm3,而根据实际经验m1+m20.8m（m1+m2为塑件与浇注系统的整个体积，m为注塑机公称注射量），因此该注塑机的注射量符合要求。b、注塑压力的校核：由前面的分析可知，实际的注塑压力为20.93MPa，而所选注塑机注塑压力为140MPa，完全符合使用需要。c、锁模力的校核：注塑机锁模力为800KN=80T,而在整个注塑过程中，最大的锁模力小于15T, 完全符合要求。d、模具在注塑机上安装部位的相关尺寸的校核：模具的高度在

31、装配图中可知为364mm，低于注塑机的最大安装尺寸。e、开模行程的校核：由于是二次分型，开模行程为斜导柱的开模距（38mm）和推件板的行程（120mm）之和，而注塑机的最大开模行程为570mm。综合上述校核结果可知该注塑机完全符合该模具的注塑要求。4 标准零件的加工图和非标准零件的加工工艺规划a、非标准零件的加工工艺规划在非标准件的加工主要是四个成型零件，具体加工工艺规划在表4-1到表4-4型芯件组合件01的加工工艺卡表4-1机电工程学院产品型号机 械 加 工 工 艺 过 程型芯材料名称型号及规格毛坯种类毛坯尺寸毛重/kg40Cr圆钢132×168净重/kg序号工序名称工 序 内 容

32、设备工艺装备名称与编号夹具量具刃具辅具1粗车粗车外腔和内部的70×125，留1mm的加工余量cjk6132三抓卡盘游标卡尺车刀2半精车半精车外腔和内部的70×125，留0.3mm的加工余量cjk6132专用夹具游标卡尺车刀3钻钻侧边的8孔钻头4铣铣出上部25×19的槽铣刀5热处理表面渗碳淬火6磨削磨削外腔专用夹具游标卡尺7精车精车内部的70×125cjk6132游标卡尺车刀8钳去毛刺型芯件组合件02的加工工艺卡表4-2机电工程学院产品型号机 械 加 工 工 艺 过 程型芯材料名称型号及规格毛坯种类毛坯尺寸毛重/kg45圆钢72×126净重/kg

33、序号工序名称工 序 内 容设备工艺装备名称与编号夹具量具刃具辅具1粗车粗车外径至71cjk6132三抓卡盘游标卡尺外圆车刀2半精车半精车外径至70.3cjk6132三抓卡盘游标卡尺外圆车刀3精车精车外径至70cjk6132三抓卡盘外径千分尺外圆车刀4车车环形槽54cjk6132三抓卡盘游标卡尺切槽刀5铣铣出沿轴向的8×8的两个槽专用铣夹具游标卡尺8立铣刀6钻钻各个8孔专用夹具7钳去毛刺型芯件组合件03的加工工艺卡表4-3机电工程学院产品型号机 械 加 工 工 艺 过 程型芯材料名称型号及规格毛坯种类毛坯尺寸毛重/kg45圆钢32×47净重/kg序号工序名称工 序 内 容设备

34、工艺装备名称与编号夹具量具刃具辅具1粗车粗车外径一端至24.35×40，另一端端为29.5×5Cjk6132三抓卡盘游标卡尺外圆车刀2半精车半精车一端外径至23.35×40，另一端为28.5×5cjk6132三抓卡盘游标卡尺外圆车刀3精车精车一端外径至23.35×40，另一端为28.5×5cjk6132三抓卡盘外径千分尺外圆车刀4铣铣侧边至尺寸25千分尺5钳去毛刺凹模的尺寸315×315×114.98，并且侧边的两个槽都已经加工完成，现在主要加工型腔以及孔系，采用加工中心。凹模的加工工艺卡表4-4机电工程学院产品型

35、号机 械 加 工 工 艺 过 程型芯材料名称型号及规格毛坯种类毛坯尺寸毛重/kg40Cr半成品315×315×114.98净重/kg序号工序名称工 序 内 容设备工艺装备名称与编号夹具量具刃具辅具1粗铣粗铣型腔，留0.5mm的加工余量加工中心平口钳铣刀2精铣精铣型腔，留0.1mm的加工余量加工中心平口钳铣刀3热处理型腔渗碳淬火4精加工型腔的电火花成型加工3钻孔孔系的加工，注意其位置精度要求加工中心平口钳钻头和铰刀4钳去毛刺b、标准零件的加工图主要是定模固定板的加工，定模固定板的的三维造型如图4-1图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，而加工工艺过程为，先钻中心