风扇旋钮注塑模具设计说明书

1、风扇旋钮的注塑模具设计目 录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc3282 摘要 - 24 -1 绪论1.1 塑料模具简介作为工业生产行业中重要的组成部件，模具充当着工业体系中工艺配置重要的环节，其形状能够使原材料成型。由于模具成形具有质量好、产量高、节约成本等特点，现已在化工、轻工业产品等组成，并落实了工业化生产的广泛应用。有资料显示，我国目前以模具制作的电器配件、设备仪器、飞机元件等机电产品约为百分之七十范畴。而电视机、电风扇、空调等工业产品元件数目已经达到了百分之八十以上。此外，经由手表、洗衣机、自行车领域的轻工业产品已经基本形成了成熟的体系，超出了百分之八十五区间

2、。伴随社会经济体系的不断壮大，大众对工业生产领域的关注度日渐加深，经由工业产品推广、生产等方面带动下，工业产品从数目、类型、质量、款式方面都有所提升。为了达到大众需求，满足社会科研发展的水平，现阶段，全球范围内多个国家针对工业生产进行了规范化管理，其中之于模具技术的重视力度得以体现，人们开始了解到，模具制作是工业领域发展的有利要素，同时如何提升模具制作工艺，以促进经济效益的提高，成为了当前企业乃至研发人员聚焦的热点。探索模具制作工艺，了解模具技术制造水平，是二十一世纪以来，工业化领域重大的开拓指标。举个例子，在日本，模具被作为推进社会经济效益的原动力，而德国地区，将模具作为加工业的地位提升至帝

3、王层面。由此可知模具工业的推动性因素不能忽视。现阶段，我国在工业模具化发展的层次逐步跟上了其他领先国家。较快的模具产业壮大，模具架构的基本形成，满足了社会经济体系的需求。模具行业结构主要体现为较高的精密性、复杂性、长寿特征及大型特征。而专业模具厂商的增加，也进一步提升了模具企业的经营效益；当前采取股份制改造方式进行的模具行业结构调整，成为了各个地区重要的推行手段。为了调试以珠江三角洲及长三角地区为主体的东南沿海地区的工业发展形势，并充分融合发展趋势相对落后的西北地区的经营，就需要两厢结合借鉴，给予彼此以有利的改进方案。在我国，模具产业发展得最为迅速的是广东省与浙江省两个地区，广东与浙江地区的模

4、具产值高居我国同行业的前茅。1.2 塑料模具的行业现状2009年，中国制造业积极发展，基于这种发展形势，我国国务院出台了一部关于装备制造业的振兴规则，其中明确将装备制造水平及模具技艺作为重要的发展主体。随着时间推移，我国模具工业前景显露出前所未有的发展高度，其主要呈现出持续紧密性的、大型复杂化的发展趋势；其次是以骨干企业为主导的行业队伍逐步扩张，充分发挥着主体价值。在中国，较为有名的模具城共计有三十个左右，模具集群发展得到良好的推动。这些模具城的落成基本形成了一定的规模。我们可以通过模具城的分布状况来掌握当前我国在模具产业的地区结构。此外，还能够有效结合产业链需求，以减少成本输出为依据，掌握集

5、群经营的界限，为地区经济竞争力提供支持。打造中国式市场品牌。在国外，一些技术领先的国家在模具制造业的发展形势开始往标准化、系列化、高效性、制造用时短及通用化方向推进。以计算机网络为设计构思的方式成为主要运营方式。为了满足模具制造领域的基本需求，模具市场开始注重起模具原材料及设计样图的质量。对模具原材料的品种、精细化、制品化要求有所提升。伴随模具制造业条件日渐苛刻，针对模具成品质量的指标不断增高，从而要求模具行业的技术体制必须往高水平提高。为了满足这个目的，国外一些研究团队借助电炉与炉外工艺制纯技术来进行模具钢构，被广泛应用于制造环节，以调动模具成品的精纯度、致密性等，降低偏析。所以，模具钢的水

6、平得以充分体现。全球化经济时代的到来，一方面给予大众发展的舞台，一方面也致使模具产业的生产模式趋向集中化，以多个企业为主体的跨度合作，跨国交流模式成为了社会运营趋势。为了更好的迎接市场竞争，带动企业发展，就必须形成高品质的制造工艺与设计出合理性的科研方案。宏观立场上解析，国内在模具冲压领域的发展已经得到前所未有的发展。针对一些大型的冲压模具形势，其已经抬升至一定的高度，能够为一些小型轿车及配套零件提供良好的依托。23m的精度，3亿次左右的寿命，多工位的级进模具，目前国内已经很多家企业具备这样的生产能力。在国家的正确引导下，通过漫长的一段探索时期，我国在模具系统中的成果已经获得了全面的提升，制造

7、水平及设计能力得以深化。 我国模具差距主要表现在下列4方面：1.现时我国自配率仅为百分之八十范畴，处于中低档水平，技术水平依然亟待提高，中档阶段的模具自配率在百分之四十范畴。2.我国在模具制造领域的技术水平相对落后，模具生产周期也相对过长。3.能力较差，经济效益欠佳。随之而来的较大的经济压力，滞后了我国模具产业链的构筑，同时也造成一些企业面临亏损，缺乏后继动力。4.模具企业的管理体制不适用于新时期内部需要，技术水平过低，管理能力不到位也满足不了经营的需求。一些模具生产厂家过度追求传统管理模式，渐渐披露出了陈旧体制的弊端，不利于企业的发展。1.3 塑料模具的发展在国外，一些技术领先的国家在模具制

8、造业的发展形势开始往标准化、系列化、高效性、制造用时短及通用化方向推进。以计算机网络为设计构思的方式成为主要运营方式。为了满足模具制造领域的基本需求，模具市场开始注重起模具原材料及设计样图的质量。对模具原材料的品种、精细化、制品化要求有所提升。伴随模具制造业条件日渐苛刻，针对模具成品质量的指标不断增高，从而要求模具行业的技术体制必须往高水平提高。伴随社会经济体系的不断壮大，大众对工业生产领域的关注度日渐加深，经由工业产品推广、生产等方面带动下，工业产品从数目、类型、质量、款式方面都有所提升。为了达到大众需求，满足社会科研发展的水平，现阶段，全球范围内多个国家针对工业生产进行了规范化管理，其中之

9、于模具技术的重视力度得以体现，人们开始了解到，模具制作是工业领域发展的有利要素，同时如何提升模具制作工艺，以促进经济效益的提高，成为了当前企业乃至研发人员聚焦的热点。探索模具制作工艺，了解模具技术制造水平，是二十一世纪以来，工业化领域重大的开拓指标。2 产品工艺性能分析2.1 产品外形尺寸、质量及体积设计题目：风扇旋钮的注塑模具设计风扇旋钮三维零件图如图所示：图2-1 产品3D图根据产品的三维图档，结合其产品结构特点，参考产品的尺寸，可测量产品的体积约为30013.94mm3。由任务书知该制件材料为密度1.051.18g/cm的ABS，因此可得产品的质量约为33.02g。2.2 产品结构及材料

10、性能分析2.2.1 产品结构分析选取的风扇旋钮为目前比较流行的风扇组件，通常采用热塑性塑料成型，其壁厚最小为1毫米，本次设计之中，会将同一塑件壁厚进行协调，以满足冷却或固化速度，并不加外力压迫，避免塑件出现扭曲，缩小，裂纹等现象。为了避免脱模时损伤塑件，同时也为了方便脱模，在设计时，需要充分考虑到封头内外的表面处，沿着可以脱模的地方留下大概数值的倾斜角。通常取决于塑件的形状、壁厚及收缩程度。通常取值范围在0.5至1.5区间，斜度方向为内孔并以小端为主。进行塑料制品设计阶段，可以在制品的转角位置进行弧度设计，应用弧度来减低尖角问题，同时为了防止受力或冲击震荡产生碎裂，甚至在脱模阶段出现损毁，就需

11、要尤其留意塑件内圆角的调动，理想化的圆角半径大致在壁厚三分之一范畴之上，从而降低了震荡力，促进了高塑化材质的制备水平。2.2.2 材料性能分析1.制件的材料分析由任务书知其材料为由丙稀腈、丁二烯、苯乙烯单体合成的ABS，不同的单体应当具有不同的属性，苯乙烯的加工较易，光泽度高，强度稳定，而丁二烯则有着抗冲击及坚韧性特征。此外，丙烯腈的热稳定性较高。ABS工程塑料不透明，浅象牙色、无毒、无味，具有韧、硬、刚的特点。2.注射条件及模具条件：（1）干燥处理 ABS在注射成型之前一般要基于八十至九十摄氏度环境下进行干燥处理以解决其易吸水特性，维持两个小时。同时材料温度要控制在0.1波动范畴。（2）应用

12、中高速度注射。（3）ABS融化温度为210280，建议温度：245。（4）注射压力为50100MPa。3成型性能分析ABS材料成形特性有以下特点：无定形料，流动性中等，容易吸水，须干燥处理。适合选用较高的模具温度和塑料温度。（3）在成形耐热级或阻燃级材料时，材料的成型周期通常在一周范畴左右，一些塑料分解物会留在表层，表层从而亮光，需进行清理，同时表面需有排气位置。3 设计成型方案及模具结构3.1 选择模具分型面分型面的选择基本依循一个定理，就是保障塑件的整体质量，使模具结构简单的同时要有利于成型件脱出模仁；分型面受到塑件的成型影响，其从浇注过程到塑件架构阶段就长久存在于机构区间之内。为了确保分

13、型准确性与精确度，就需要在模具制造过程中，选择适当的工艺进行，避免发生问题。宏观立场上，研发人员将模具中的浇注系统的凝料和可以取出的塑件进行分离处理，并且基于这两种部件形成分型面顾虑到塑件外观质量问题，需要将分型面设置弯头中心线位置，风扇旋钮分型面如图3-1所示： 图3-1 风扇旋钮分型面示意图3.2 HYPERLINK l _Toc14248 选择合理的型腔数目以及配置方法型腔即模具中塑件的空腔，除却一些具体的尺寸之外，其他都和塑件完全吻合，仅仅将凹、凸模放在相反区间。出于注射机与模具生产力配套的需求，为了更好的提升生产效益与经济性，需要确保塑件的精确度，达到整体设计定型的目的。结合塑件特点

14、，采用一模两腔来成型其排列方式具体如图3-2所示：采用两个塑件水平排布的方式。图3-2 型腔配置3.3 浇注系统的设计浇注系统的型腔规划需要按照设计方向，其关系到成型的塑件质量。浇注系统的大小对其内部质量等的妨碍性也相对之高，同时由于采用的塑料利用率和成型率等因素，导致塑件成型后还将受到各种因素的牵扯。所以在浇注系统进行整体规划时一般需要藉由下列几个要求进行：1.减小流道长度与塑料消耗。2.结合塑料的性能及流动特性。3.避免塑件及型芯变形。4.应利于气体排出。5.确保塑件外观及其质量，提供良好的修葺方式。6.应当结合型腔布局需求，进行适当的考量。7.要求热量及压力损失最小。3.3.1 主流道的

15、选择主流道通常设计为2到3的圆锥形，超出这个区间的数值，容易导致涡流或者是湍流的现象发生，并且会卷入空气，而角度却过低，妨碍凝料脱模，严重时还会使流动阻力超出规定的范围。计算得D=7mm，其长度为L92.5mm。其配合关系如图3-3所示。1注射机喷嘴 2定位环 3定模板 4定模座板图3-3 主流道形状与注射机喷嘴之间的配合关系示意图3.3.2冷料穴与拉料杆的设计冷料穴的存在是为了储存流动熔体前端温度较低的料以保证进入型腔的料温达到要求，设置的带拉料杆的冷料穴如图3-4所示。图3-4 带拉料杆的冷料穴示意图通常这种冷料穴的底部形成钩型，塑件成功成型后，穴内拉料杆与冷料的钩头需要衔接，并借助拉料杆

16、于同一杆位位置上进行固定。需要开模时，借助拉料杆能够用钩头将穴内的冷料拉出，同时可以促使主流道完成定模脱离工序，在接下来，则能够带动机构运作。3.3.3分流道的设计设计分流道时，需考虑将熔体温度有效的调节在适宜的范畴之中，同时考虑到流道容积问题，将正方形与圆形的流道作为主要应用方式，充分展现其平面及截面的流道截图。因分流道较短且塑件体积不大，所以选择截面面积一般的D=6mm的半圆形流道。3.3.4浇口的设计浇口位置根据产品结构特点来确定，为便于制件成型且保证产品外观，浇口类型选用侧浇口。如图3-5所示： 图3-5 侧浇口示意图3.4 模具冷却系统进行成型注射过程时，一方面需要在塑料熔体阶段先进

17、行成型构思，同时还需要反映出交换器的价值性，出于注射模具的温度妨碍到塑件的质量及后续生产成效，所以要对不同塑料的性能进行分析，同时对于模具温度进行控制。相对于很多在较低模具温度条件下的塑料，只要开设注射模具的冷却系统即可。注射模具冷却系统的设计原则有下列几条：1由于型芯的冷却状况和凹模的状况有一定差别，所以采用这两种手法需要应用上不同的回路进行架设，并对接不同的冷却凹模和型芯。2模具出水口温度和入水口温度相差不可以超出五摄氏度范围，冷却回路的长度应当维持在1.2-1.5米区间，并防止回路弯数超出五个。3借助又多又细的冷却管道进行架设时，更有利于进行模具调节。不过导管也不能过细，以防止堵塞现象出

18、现，通常直径为8-25毫米。4当模具仅仅规划了单个的接水口和单个的出水口时，即需要将冷却管串联，当需要链接时，可以针对回路中的各处水量调整压力。所以塑件通常在应用时，对模具的温度要求不高，在本次论文中，采取容易的直流冷却环绕回路。如图3-6所示：图3-6 冷却水道布局图本文设计的冷却水道还需要使用水嘴、喉塞以及O型圈来调整以便于水路安装和运行。3.5 成型零部件设计成型零部件构筑形态需要按照塑件需求进行调动，并基于稳定的基础下，对后期使用进行检测、维护。模仁作为成型塑件外表面的零部件，模仁结构形态可以划分为组合式和整体式，此次设计采用的是整体式。其模具模仁图如下：图3-7 上模仁（型腔）结构图

19、图3-8 下模仁（型芯）结构图上图所示为组成模具成型零部件的重要部分，其成型过程由三维数控加工保证，加工成型之后，由螺钉固定在模具的定模板和动模板上。结合模具上下模仁和侧抽芯结构的得到模具的成型零部件结构图如下所示：图3-9 模具成型零部件示意图3.6 导向与定位机构设计为确保动模与定模两个板块及模内其余零部件的准确对合，导向机构的存在十分有必要，其推动着机构的定位与导向发展。借助导柱与导向孔间的联系，导柱导向机构可以相互结合，有效落实模具的精度对准。（1）导柱设计此次设计采用带头导柱，导向段及固定段必须依循公称尺寸。应用带头的导柱时由于结构较为简单方便，易于成型。如下图：图3-10 带头导柱

20、示意图（2）导套设计导套在装配时，先需要将其安设于另一半模导柱之上，并形成匹配，为了确保定模与动模相结合，需要有效落实模具运行区间，并落实圆套零件精度。导套采用带台阶的带托导套，采用这样设计的原因是其具有导向作用，在模具生产加工中与导柱无阻滞、耐磨。从而有效提高了模具的使用寿命和更换零件的成本。导套如图3-11所示。图3-11 导套示意图3.7 脱模推出机构设计基于注射成型阶段后期塑件成型脱离模具的工艺要求，需要藉由相关的推出零件与辅助零件构成脱模机构。设计脱模机构时，需要依循一定的原理进行：（1）为了确保脱模机构在推出时能够具备稳定、简单、稳固的性能，在开模时，需要把塑件存留在动模当中，以备

21、注射机在移动过程中或推杆操作中的使用需求。（2）确保塑件不会因外力发生变形或者损坏，这是最基本的脱模机构需求。（3）推出运动过程中需要具有灵动性、稳定性、精确性等特点，同时脱模机构本身具有适宜的刚度，有着较强的耐磨性。从本次设计的塑件外形样式分析，适合推杆脱模机构。脱模力计算：=985KN （2-1）式中：；取值为1，取值为1.6GPa；，取值为5mm；，取值为0.5%；取值为13mm；，取值为0.43；，取值为0.45。3.8 排气机构设计本次模具设计可以利用分型面和顶针与模板配合的间隙以及顶针与模仁的配合间隙排气即可，不需要设置单独的排气系统。如在后期试模过程中发现产品存在因排气不良造成的

22、成型缺陷，可以考虑在分型面上开设单独的排气槽，但需要注意的是，不能排气槽的深度不能大于ABS塑料最大的溢料间隙值0.04mm。排气槽设计标准是，既能排气，又不能溢料。其深度，一般为0.0150.04mm。3.9 模架的选用模架标准化的意义在于缩短模具加工周期，且方便模具替换，方便行业统一，利于市场发展。我国制订出了与注塑模具相关的国家规范，本次设计选用GB/T 12555-2006中的直浇口DC型模架，如下所示：图3-12 直浇口DC型模架模架型号为直浇口DC 2535-706080 GB/T 12555-2006。3.10 模具钢材的选用模具材料性能要求主要体现在硬度、强度、塑性和韧性。硬度

23、表征了钢对变形和接触应力的抗力，硬度和强度有一定的关系，和钢的成分及组织均有关系；韧性是模具钢的一种重要指标，韧性是指材料在冲压载荷作用下抵抗破坏的性能，韧性越高，材料脆断的概率越低，热疲劳度强度也越高。表3-1 模具零件材料表序号名称材料硬度备注1模坯45GB/T 12555-20062前模仁P203后模仁P204浇口套455定位环45GB/T 4169.18-20066支撑柱45GB/T 4169.10-20067圆柱头内六角螺钉31Gr13GB/T 70.1-20008垃圾钉45GB/T 4169.9-20069推杆、斜顶4Cr5MoSiV15860HRCGB/T 4169.16-200

24、610导柱T10AGB/T 4169.5-200611导套T10AGB/T 4169.3-200612复位杆4Gr5MoSiV1GB/T 4169.13-200613O型圈橡胶14喉塞黄铜15快速水接头黄铜3.11 注塑机的选择注塑机是用来高温熔融塑料，使塑料达到塑化状态，然后在高压推动下使熔体从喷头以较高速度充入模仁的工艺设备。所选SZ-150/40注射机的参数如下：表3-2 注塑机参数名称参数理论注射容量/cm150螺杆直径/mm40注射压力/MPa180锁模力/KN600拉杆内间距/mmmm220300移模行程/mm250最大模具厚度/mm420最小模具厚度/mm250喷嘴球头半径/mm

25、14喷嘴孔直径/ mm34 模具相关参数计算与校核4.1 成型零部件工作尺寸计算成型零部件构筑形态需要按照塑件需求进行调动，并基于稳定的基础下，对后期使用进行检测、维护。成型零部件计算公式如下： （4-1） （4-2） （4-3） （4-4） （4-5）式中，；，取0.5%；是模具制造差，取0；，取1/2。按上面公式计算得其相关尺寸如下：表4-1 风扇旋钮相关尺寸计算尺寸类型公称尺寸计算公式最终尺寸A类型腔径向尺寸R5R4.9058584.925型腔深度尺寸2019.14B类型芯径向尺寸1515.2658181.905型芯高度尺寸R3R3.281010.371717.474.2 型腔壁厚计算由

26、刚度方面考虑，： （4-6）由刚度方面考虑，为： （4-7）其中，取0.93；，取MPa；，取0.05tmm；，取2545MPa。按刚度校核计算（式4-6）得型腔侧壁厚最小值为12.54mm，小于模具侧壁厚30mm；按刚度校核计算（式4-7）得型腔最小底板厚为8.85mm，小于模具型腔底板厚25mm。4.3 推杆强度、刚度计算根据前面所得脱模力为985KN。 （4-8），完全符合要求。即便如此， （4-9）。因此，完全。4.4 注塑机相关尺寸计算4.4.1 最大注射量校核计算塑件的体积为30cm，浇注系统的体积为2.58 cm。因为采用一模两腔，则所需塑料量为：230+2.58=62.58cm

27、3，由于注射机的理论注射量为150cm3检验得到注射机的最大注射量为1500.8=120cm362.58cm，满足注射机的最大注射量要求。4.4.2 注射压力的校核计算对于型腔投影面积不具有两根对称轴的模具，可使拉杆受力不平衡，同时导致锁模力降低和机床的磨损。因此，。 （4-10）式中 ，这里取As=4.368103mm； Aj是脚注系统处于分型面上的投射数值，这里取Aj=54.86mm； ；计算得。故满足注射要求。，Pm=70MPa180 MPa，4.4.3 安装尺寸校核所选模架类型，即直浇口两板模，该模具的mm，300mm，宽度mm，根据注塑机的参数表（表3-2）可知，容模量为mm，完全；

28、该注塑机的mm，而该模具的mm，由此，可得该注塑机的安装尺寸完全符合该风扇旋钮模具，模具的以及。5 成型零部件加工工艺组成模具成型零部件的主要还是模仁部分，即成型制件的型芯和型腔，模具就是利用上下模仁组成的空腔来成型制件的，因此其尺寸直接影响产品尺寸，而其形状又与产品关联，一般较为复杂，需要对其制定一定的加工工艺。5.1 型腔加工工艺工序号工序名称工序内容1备料选取150mm265mm55mm的毛坯2铣断面利用平底铣刀铣断面，保证其粗糙度达Ra3.23钻孔深孔钻加工水路孔、螺丝孔，保证粗糙度达Ra3.24热处理淬火再低温回火3540HRC5CNC加工塑件外部形状，保证粗糙度达Ra3.26平磨磨

29、床磨平上模仁成型面，保证尺寸精度且粗糙度达到Ra0.85.2 型芯加工工艺工序号工序名称工序内容1备料选取150mm265mm50mm的毛坯2铣断面利用平底铣刀铣断面，保证其粗糙度达Ra3.23钻孔深孔钻加工水路孔、螺丝孔、顶针孔，保证粗糙度达Ra3.24热处理淬火再低温回火3540HRC5CNC加工塑件外部形状，保证粗糙度达Ra3.26平磨磨床磨平下模仁内部形状，保证尺寸精度且粗糙度达到Ra0.8由于加工直接影响制件的形状、尺寸及精度，因此需要严格执行相应的加工标准，需严格按照零件图进行加工，且需要保证技术要求能达到，在加工过程中，除了保证尺寸精度外，还应该保证其形位精度。6 模具相关图形绘

30、制6.1 模具装配图根据所设计的各模具结构，绘制如下图所示的模具装配图：图6-1 模具装配图6.2 模具开模示意图为了更好的表达模具的工作过程，绘制该模具的开模示意图如下所示：图6-2 模具开模示意图由图6-2可知，注塑机完成一次成型时，模具的动模部分会向后退，此时，整个浇注系统会在拉料杆的作用下跟随动模向后运动，至此，浇注系统和前模将完全分离；待模具运动到一定位置，顶棍会通过顶棍孔将推板向前顶出，带动推杆和斜顶推出产品，完成模具的开模及产品推出动作。然后，动模开始向前合模，滑块也将归位，在复位杆作用下推出系统也会回到原位，完成模具的合模动作。6.3 成型工艺卡片在模具设计之后，需要对成型工艺

31、卡片进行编写，如下表：表6-1 成型工艺卡表塑料成型工艺卡片资料编号车间共1页第1页零件名称风扇旋钮材料牌号ABS设备型号SZ150/40装配图号材料定额每模件数2零件图号单件重量33.02g工装号零件草图材料干燥设备沸腾床温度/100120时间/h2料筒温度（）后段/220230中段/230250前段/240280喷嘴/260310模具温度/80120时间/s注射/s1.284保压/s05冷却/s20压力/MPa注射压力150背压1后处理温度/125135时间定额辅助/min时间/2单件/min检验编制校对审核组长车间主任检验组长总结本文首先对工艺分析与注射模零部件进行分析，把握塑料成型工艺，熟悉塑料制件的基本结构设计；其次进行工艺参数校核与模具结构设计，选择最佳的工艺参数，设计符合工艺要求的浇注系统；然后利用传热学设计对模具的冷却系统进行设计计算,分析模块冷却效果，优化冷却回路的设置，结合系统冷却程式的设置特性，并切实融入优质的冷却程式，有助于整体生产需求的指标。最后，通，以及模流分析。同时，分析在了生产过程中风扇旋钮成型分析在中的应用。注塑零件，确定模具结构形式设计。参考文献1 杨占尧. 注塑模具典型结构图例M. 北京:机械工业出版社,2015.