手持式吸尘器面壳注塑模具设计及工艺分析

摘要手持式车载手持式吸尘器塑件在我们生活中，尤其是在家用方面的应用很广泛。在车内清洁方面组件中，手持式车载吸尘器起着重要的作用。本设计主要是针对手持式车载吸尘器塑件进行工艺分析，这中间的过程包括根据二维平面图，用UG软件进行3D绘制，再通过把塑件导入Moldflow软件中，进行3D实感注塑成型流动分析，采用MOLDFLOW的分析结果再进行注射模设计。在设计过程中，通过老师的悉心指导，我们在对手持式车载吸尘器塑件进行工艺分析后，完成了整个模具结构的设计并根据相应的参数进行了完整的验算，以确保我们设计的模具能够达到使用要求即通过该模具生产出来的塑件能够符合我们的需求，具体的工作如下：注塑机选型、分型面位置和形状的设计、型腔布局、模架的确定和标准件的选用、成型零部件设计、排气方式、合模导向和定位机构设计、模温调节系统、顶出机构设计、模具材料、吸尘器壳体模具设计、注塑机选型、定位环的设计、分型面位置和形状的设计、型腔布局、模架的确定和标准件的选用，这便是手持式车载吸尘器塑件的注塑成型分析和模具的设计内容。该论文详细地分析了手持式车载吸尘器塑件模具的总体结构以及工作过程，阐述了每个相对运动部位的工作过程以及基本原理，此外我们还对模具的每个工作零件的设计和公差的确定也做了详细地说明。关键词：手持式车载手持式吸尘器塑件注塑成型流动分析模具设计

AbstractCarvacuumcleanersarewidelyusedinourlives,especiallyinthehome.In-vehiclevacuumcleanersplayanimportantroleintheinteriorcleaningcomponents.Thisdesignismainlyfortheprocessanalysisofthecarvacuumcleanerplasticparts.Themiddleprocessincludes3DdrawingwithUGsoftwareaccordingtothetwo-dimensionalplan,andthenintroducingtheplasticpartsintotheMoldflowsoftwarefor3Dreal-worldinjectionmoldingflowanalysis,usingMOLDFLOWTheanalysisresultswerethensubjectedtoinjectionmolddesign.Inthedesignprocess,throughtheteacher'scarefulguidance,thecastingsysteminthemoldstructure,themoldcoreandthestructureofthecavitypart,theejectionsystem,thecoolingsystem,theselectionoftheinjectionmoldingmachineandthecheckingofrelevantparametersarealldone.Amoredetaileddesignandverification,andasimplepreparationofthemoldprocessingprocess,throughtheentiredesignprocessshowsthatthemoldcanachievetheprocessingtechnologyrequiredfortheplasticparts,andfinallycompletedtheinjectionmoldinganalysisandmoldofthevehiclevacuumcleanerplasticpartsthedesignof.Thepaperanalyzestheoverallstructureandworkingprocessoftheplasticmoldofthecarvacuumcleanerindetail,expoundstheworkingprocessandbasicprincipleofeachrelativemovingpart,inaddition,wealsodothedesignandtolerancedeterminationofeachworkingpartofthemold.Explainindetail.Keyword:Carvacuumcleanerplasticpartsinjectionmoldingflowanalysismolddesign

目录TOC\o"2-3"\h\z\u\t"标题1,1"1绪论 绪论引言模具是工业时代不可或缺的组成部分，目前我国的模具发展水准不高与国外先进模具企业相比处于绝对劣势，如何提高我国模具行业水平已经成了国家亟待解决的问题。总所周知大部分的工业产品都需要通过模具才能生产出来，无论是塑料制品还是金属制品。随着科学技术的日新月异，塑料成了各种消费和工业应用的理想选择。大多数塑料的密度相对较低，这使得塑料产品具有重量轻的优点。并且尽管大多数塑料具有优异的隔热和电绝缘性能，但是一些塑料可以导电。它们具有耐腐蚀性，这使得其耐用并适合在恶劣环境中使用。塑料可以很容易地模制成复杂的形状，并且可以将其他材料合成到塑料产品中，使其拥有各种性能。注塑成型是一种制造工艺，通常用于制造从塑料饰品和玩具到汽车车身零件，手机壳，水瓶和容器的物品，其中最常见的是塑料外壳。塑料外壳是薄壁外壳，通常需要许多肋骨和凸台在内部。这些外壳用于各种产品，包括家用电器，消费电子产品，电动工具和汽车仪表板。其他常见的薄壁产品包括不同类型的开口容器，例如桶。许多医疗设备，包括阀门和注射器，也使用注塑成型制造。基本上我们在日常生活中使用的许多塑料部件都是注塑成型的，这是一个快速生产大量相同塑料零件的工艺。通过使用注塑成型可实现的形状和尺寸的灵活性很强，并且由于其设计的自由度和重量轻，是传统材料的极佳替代品。注塑成型研究现状注塑成型是通过将通过加热熔化的塑料材料注入模具中，然后冷却并固化它们来获得模制产品的方法。注塑成型的两个主要缺点是工具成本高且所需的交货时间很长。模具本身几乎只是一个项目，而且只是整个注塑过程的一个阶段。在生产注塑件之前，首先必须设计和制作零件原型（可能通过CNC或3D打印），然后设计和制作可以生产零件复制品的模具。最后，通常在上述两个阶段进行大量测试后，注塑成型零件。由于模具通常由钢（非常硬的材料）或铝制成，因此很难进行更改。如果要在零件上添加塑料，可以通过切割钢或铝来使刀具腔更大。但是如果想要减少塑料，可以通过添加铝或金属来减小工具腔的尺寸。这非常困难，在许多情况下可能意味着需要完全废弃工具（或工具的一部分）并重新开始。注塑成型需要均匀的壁厚，通常大型部件不能通过注塑成型作为单件生产。这是由于注塑机和模具本身的尺寸限制，虽然存在用于模制非常大的部件的机器（例如，1000吨的压力机，大约相当于火车车厢的尺寸），但使用它非常昂贵。我国模具技术的现状及发展趋势中国模具无论在数量、质量、技术和能力上都取得了很大的进步，但随着国民经济的发展，模具想要达到世界先进水平，要走的路还很长。一些大型精密复杂的高档模具每年仍有大量进口，虽然一些低档模具供过于求，市场竞争激烈，但这些模具的技术含量不会太高。加入WTO，给模具行业带来了巨大挑战，并带来了更多机遇。中国的中低档模具产品，产品价格优势明显，有的甚至只是国外产品价格的1/5到1/3，加入WTO后，国外同类产品对国内的影响小，虽然中国的高精度模具出口量增加，但加入WTO之前中国的高精度模具已经主要依靠进口，加入WTO后，这不仅为进口精密产品带来了更大的便利，还鼓励了更多的外国投资商到中国建厂，带来国外先进的模具技术和管理经验，在中国模具行业起到了推动人才发展的作用。进口模具中最常见的三汽车配套各种装饰模具、家用电器配套各种模具、通讯及办公设备配套的各种模具，以及用于配套建筑材料以及电子工业配套各种模具等。由于中国塑料模具价格较低，在国际市场上有较强的竞争优势，因此出口前景进一步扩大，近年来出口年均增长50％以上就是一个很好的证明。我国模具水平与国外之间对比虽然近年来模具出口增长率高于进口增长率，但进口绝对量的增加仍大于出口，导致模具外贸逆差逐年增加。2006年情况有所改善，赤字略有下降。外贸逆差增加主要有两个原因：一是持续快速发展，特别是汽车工业的快速发展带来了对模具的强烈需求，一些真正高端的国内生产不了，所以进口。现在模具和其他机电产品，出口退税率仅为13％，而低于17％。从市场情况来看，模具制造企业应重点发展技术含量高，技术含量大，成熟，复杂，寿命长的模具，大力开拓国际市场，发展出口模具。可以预见中国模具的发展速度将继续低于未来几年的整体工业增长率，年增长率将保持在20％左右的水平。主要研究内容产品(或工件)的计算机造型设计；塑料成型件的成型工艺分析、工艺计算、注射机的选择；塑料注射成型模具结构的初步设计；塑料注射成型计算机辅助工艺分析（CAE）；模具浇注系统设计、分模设计、顶出脱模机构设计、侧向分型与抽芯机构设计、排气结构设计、温度调节系统设计；模具总装配图及其零件图绘制设计；编制模具主要零件的加工工艺卡；编写设计说明书（附模具主要零件制造工艺卡等）。

产品设计产品设计所用软件以往对于传统的注塑模具设计，注塑过程工艺参数的确定往往仅凭技术人员的经验，产品成形缺陷也只能通过不断地反复试模和修模来调控和，使得制造周期很长，而且更重要的是产品质量得不到保障。不过随着CAE技术的日渐成熟，注塑成型技术也变得更加地高效便利，通过CAE仿真我们可以预测塑料在模具中的流动、保压、冷却等整个流程，并通过技术模拟出可能出现缺陷的部位，这对于我们设置注塑参数或者设计模具结构有极大的帮助。产品造型产品设计是高效，有效的创意和开发过程，目标是创造新产品。产品设计包括从初始概念到生产开发产品的所有工程和工业设计工作，确保其可靠地工作，制造成本效益和外观良好。设计的作用是通过创新创造可销售的产品。设计通常是产品成功的决定性因素。许多客户主要根据产品设计做出购买决策，因为良好的产品设计可确保质量，外观，性能，易用性和可靠性。产品设计使产品差异化，并清楚地将产品的功能传达给用户。产品设计通过选择材料和装配方法（制造设计）来影响维护和运行成本以及生产成本，企业提供创新和创新的产品设计至关重要。设计阶段包括产品的详细设计和开发，直至试用版。这将包括各种方法的原型设计，如3D打印和CNC加工。来自许多学科的工程师将参与其中，包括：机械工程，电气和电子工程，软件开发，甚至建筑，航空航天工程和汽车工程，他们将执行模拟，验证和优化任务，其中可能包括应力分析，FEA（有限元分析），运动学，计算流体动力学（CFD）和机械事件模拟（MES）。塑件的尺寸的精度尺寸的精度的选择塑料制品种类丰富，材料来源广泛，在设计塑料制品时一定要选择合适的尺寸的精度，在满足使用条件下尽可能选择低尺寸的精度。工程塑料制品的尺寸的公差国家标准GB/T14486—1993将塑料制品尺寸的公差分成7个等级精度，根据塑料原料收缩率特性不同，对于每种塑料已被建议选取其中的三个等级，即标注尺寸的公差的高精度等级、一般精度等级和未注尺寸的公差的低精度等级。从该塑件作是一般日用产品我们可以知道只需取一般精度就可以满足实用要求。根据精度等级选用表，ABS的高精度是MT2，一般精度是MT3，未注公差尺寸的是MT5。本次设计的塑件是手持式车载吸尘器，属于中小型零件。经过查阅文献[8]《塑料模具设计师手册》这本书的表格，详情请见P1-68表2-1以及表2-2。所以我们该塑件的精度等级选取ABS的MT3，又因为塑件的外形形状等，经过测量得到尺寸大小为214.0×110.0×54.0mm，同时又因为一模一腔成型零件，这样就可以得到0.10mm的尺寸公差。尺寸的精度的组成制品误差构成δ=δs在上述2.1式中各项：δ：制件成型造成的总误差δsδzδaδcδj塑件的表面质量表面质量一般有广义和深层的意思，在微观几何方面例如形状大小等，另外还有它表面层次物理力学的一种数值具体的技术指标，注塑件（底座塑性）常见的缺陷主要有缩水、顶白、披锋、气泡、熔接痕、短射等。一般出现这种现象大多数有两种原因，第一种是塑件结构设计有错误，出现不合理的现象，还有一种是因为模具的加工优化不完善导致问题发生。所以，底座塑件开发要考虑许多问题，例如加工工艺性能，在设计模具结构的时候，加工工艺性也是需要考虑的问题，为了防止这个问题的出现，避免缺陷。这一次设计的结构外观如下图2.2：三维产品俯视图三维产品仰视图三维产品等轴测图制品材料选择塑料ABS具有无毒、无味，呈微黄色，成形的塑料件有较好的光泽等物理属性。其密度是1.05～1.21g/cm3，ABS的（抗冲）收缩率是0.3～0.7，ABS的（耐热）收缩率是0.4～0.6。这种材料是一种耐热性材料收缩率大概在0.4到0.6之间，当温度很低时这种材料也很难降解，同时抗冲击的能力也很高，机械加工性能也较其他材料好，它的耐磨性能也不差。但是如果ABS它对组成成分的含有百分比不同，它的各种性质也将会发生变化，这样就可以得到不同性能的材料，就可以获得适用于不同的地方，一般根据运用的地方的不同又可以分为5种，这5种分别为超高冲击型，第二种为高冲击型，还有一种中冲击型，第四种为低冲击性，最后一种为耐磨性。注射工艺的选择工艺难点分析手持式车载吸尘器外壳塑件是一种中小型塑件，具体的在配合的地方需注上公差。整个制品的平均壁厚是3.0mm，表面形状复杂，难以成型。表面粗糙度是Ra0.8，具体的粗糙度要求算是较高的。形状左右不太对称，而且且有侧边形状，不利于注射成型。塑件高度是35mm，应该使用较小的、合理的脱模斜度。对于有加强肋和其他防变形结构等部分，圆角半径在0.3到1之间对注射成型有利，是一种比较合理的模具结构设计。ABS塑料的准备根据上述所述的ABS物理和化学性能，因此，对于ABS工艺参数见表2.1：表2.1ABS工艺参数表工艺参数ABS塑料料桶后部温度/℃180~200料桶中部温度/℃210~230料桶前部温度/℃200~210喷嘴温度/℃170~240模具温度/℃60~80注射压力就粘度而言，ABS熔体它的粘度比聚苯乙烯这种材料高，包括改性聚苯乙烯也是一样，这样的话，当使用ABS这种材料时，注塑力应该高一点。但是有几种情况例外并不是ABS材料的所有制品都要高的注塑压力，在70到100Mpa的压力范围内适合体积较小、简单的造型结构、材料厚度较大的制品；在100到140Mpa的注塑压力范围中一般用于那些形状有些复杂、产品厚度较小、浇口小而且注塑流程过长的制品。注塑过程中，在一般情况下制造品的表面质量完美不完美是由浇口在瞬间封闭时模具模腔的内部压力决定的，同时它还影响制造品表面的银发形状缺陷的发生程度。当注塑的压力较小的时候，塑料产生大的收缩而导致与模腔的表面的脱落与离开接触的几率大，制造品容易产生一定的表面雾化影响质量。而当使用较大的注塑压力时，会出现塑料和模具模腔的面产生较大的摩擦从而易于造成造成划伤粘着模具的现象同时易于造成较大的制件内应力。在注塑产品之中会出现流动的向和垂直反向上的流动性能不相同，同时由于注射时使用高压力，这种现象这种差异会更大。注射时会产生取向进而产生性能差异。产品工艺性与结构分析产品尺寸的精度一般来说精度是都有要求的，特别是尺寸的精度，要求比较严格，一般受许多因素的左右，第一种是因为模具的制造的时候所要求的精度同时还有模具会发生一定的磨损，这些都会影响精度；第二种情况是一般塑料加工的收缩，收缩率会忽大忽小发生波动，同时加工环境加工条件也会不同从而影响精度，同时塑件在加工成型的过程中会有时效变化，模具的架构，还有模具结构的变化都会影响精度。一般来说产品它的尺寸精度都要求不高，所以在满足加工要求的条件，一般是由较低的精度等级。同时塑料的产品公差值标准可以确定塑件的公差数值。从以上可以得出，该产品对配合方面的要求不太严格，中低要求，精度要求也不太高，所以可以选择3级精度，塑性的尺寸详细值如下表2.2所示：基本尺寸的精度等级基本尺寸的精度等级33～30.12>65~800.38>3~60.14>80~1000.44>6~100.16>100~1200.50>10~140.18>120~1400.56>14~180.20>140~1600.62>18~240.22>160~1800.68表2.2当塑件在冷却的时候，会产生收缩，这样就会使型芯或者型腔的一部分突出的凸起地方被塑件紧紧的包围住，在这种情况下是十分困难的取出型芯还有塑件顺利流畅的从型腔中分离，而且在脱模的过程中，会出现塑件的拉伤，为了防止这种情况的发生，塑件在内表面还有外表面，在脱模反向，这时候的斜度一定要留有一定量。脱模斜度由塑件的三个因素直接影响，首先形状；其次薄厚的大小；最后是塑料的收缩率，同时不影响整体结构，还有不影响精度，脱模斜度尽量取的数值偏大一点，由资料还有表格，可以知道脱模斜度（ABS）型腔的斜度范围为35′~1°35′；与型腔不同型芯的斜度取值范围为：30′~40′。而本次手持式吸尘器设计，选取适合的脱模斜度是：型腔为40′此时留了足够的值；型芯选取的斜度为35′。，脱模斜度与塑件公差没有联系，塑件公差范围中未包含脱模斜度。壁厚塑件的质量受到方方面面的影响，但是在这些影响因素之中壁厚的影响最大，壁厚的大小直接影响流动的速度，流动阻力，当壁厚很小的时候，这样产生大的流动阻力，塑件想要充满型腔中就变得极为困难。ABS为热塑性塑件，这样就可以查到最小壁厚，这样就可以得到一个结论制件最小壁厚是1.0毫米。壁厚最后保持相同的厚度，因为它们属于同一塑件，这样的话它们的冷却速度以及变成固体的时间相同，如果不相同，就会使塑件出现一系列的变形，最严重的情况可能导致塑件开裂。凹痕随之而来由于塑件有些地方过厚，而且许多小气泡也会出现在塑件内部。当厚度的要求一定不能相同的时候，这样就是另外一种情况，这个时候对于不同的厚度的比例有严格要求，一般在一比三以内，为了减小因为薄厚中间的过渡的塑件出现的剧烈浮动，这时候就需要合适的修饰半径就可以避免这种情况发生了。从上述内容可以知道塑件平均壁厚δ应该是2毫米左右，从而能满足各种性能要求，也能满足它的使用的要求及质量要求。圆角在一般的塑件中不仅仅会出现要求或者形状要求的地方会有尖角，而且当出现转角这些地方都需要特殊处理。要用圆角过渡。在注塑件中，内壁的圆角半径有严格要求，壁厚也有要求，一般比例为一比三，0.5mm为圆角的最小值，一般都大于0.5mm[4]产品的CAE分析准备和分析结果CAE分析前准备（1）导入CAD模型，在UG8.0软件中建模，转换成iges文件格式，然后通过moldflow的图形接口，直接读入CAD模型；（2）对CAD模型进行检查，然后用双层面形式对模型网格化处理；（3）网格划分之后，先用网格统计信息来查看整个网格统计信息。CAE分析结果（1）根据材料加工特性，调整其加工工艺参数后，对产品进行流动性，填充性进行模拟分析，结果如图2.4所示。图2.4由材料的流动充填分析可以看到，充填时间2.448S,小于5.0s（最佳极限填充时间），型腔充满，充膜过程平衡。（2）压力分析结果。如图2.5所示，塑件压力分布均匀，最大压力25.68Mpa,塑件压力小,没有超过注塑机的额定注塑压力80Mpa，不容易发生溢边缺陷图2.5体积温度分析结果。如图2.6体积温度分布均匀，温度范围波动不大且与注塑温度230相近，是比较适宜的。图2.6图2.7气泡分布分析结果，由图2.7可知，气泡多分部在产品边缘分型面的地方和内侧面筋位较深的地方，侧面有滑块侧抽芯，这样有利于气体的排除，是比较合适的，内侧面筋位较深的地方，可以考虑拆排气镶件以达到排气目的。气泡多分部在产品边缘分型面的地方和内侧面筋位较深的地方，侧面有滑块侧抽芯，这样有利于气体的排除，是比较合适的，内侧面筋位较深的地方，可以考虑拆排气镶件以达到排气目的图2.8在图2.9还有图2.10分析可知：剪切应力剪切速率这两者的分析结果，壁上的剪切应力都为0，分析结果良好。较大的剪切应力来源于浇注系统。剪切速率35299<50000sec-1,这样的数值完全满足所要求的的条件，浇口附进的区域没有出现问题，也就是未出现较大的数值变化在剪切速率这方面，这样就不需要加大浇口，也不需要加浇口的数量。制件的熔接痕分析结果，如图2.8所示。塑件边沿熔接痕极少，侧面有滑块侧抽芯可做排气，并且都在分型面部位，能够达到很好的排气效果，不会影响产品外观和强度；顶端外观面塑件熔接痕几乎没有，达到预期的目的。 图2.9如图2.9和图2.10所示。由分析结果可知道，壁上剪切应力都接近0，分析结果良好。较大的剪切应力来源于浇注系统。图2.10（7）如图2.11所示，这样就可以得到对产品的锁模力分析结果。60.00tone为锁模力的最大值，注塑机锁模力最大值180.00tone,大于最大锁模力完全符合要求。图2.11由图2.12可以观察到塑件整体翘曲情况以及大小。容易发生变形的地方有很多，最容易发生在边缘处，特别是填充末端最为严重。最大的变形量的数值为0.8714毫米，同时这种情况可以通过加保压时长消除或者遏制，而产品外形的最大尺寸为214.00毫米，在要求范围内方案可行图2.12合理利用三维软件模拟发生的过程，在软件的帮助下，大家可以更容易设计和创新，简化过程，更加直观的探索发现，节约生产成本，确保生产出优质的塑料制品。模流分析结果三大参数如表2.3：填充时间注射压力合模力2.448s80MPa90tons表2.3CAE分析结果（1）根据材料加工特性，调整其加工工艺参数后，对产品进行流动性，填充性进行模拟分析，结果如图2.4所示。图2.4由材料的流动充填分析可以看到，充填时间2.944S,小于5.0s（最佳极限填充时间），型腔充满，充膜过程平衡。（2）压力分析结果。如图2.5所示，塑件压力分布均匀，最大压力25.68Mpa,塑件压力小,没有超过注塑机的额定注塑压力80Mpa，不容易发生溢边缺陷图2.5体积温度分析结果。如图2.6体积温度分布均匀，温度范围波动不大且与注塑温度230相近，是比较适宜的。图2.6气泡分布分析结果，由图2.7可知，气泡多分部在产品边缘分型面的地方和内侧面筋位较深的地方，侧面有滑块侧抽芯，这样有利于气体的排除，是比较合适的，内侧面筋位较深的地方，可以考虑拆排气镶件以达到排气目的。图2.7剪切应力和剪切速率的分析结果，如图2.9和图2.10所示。由分析结果可知道，壁上剪切应力都接近0，分析结果良好。较大的剪切应力来源于浇注系统。剪切速率35299<50000sec-1,在此该值满足条件，此次浇口附近没有出现大的剪切速率变化，不必再改大浇口或再增加一个浇口。制件的熔接痕分析结果，如图2.8所示。塑件边沿熔接痕极少，侧面有滑块侧抽芯可做排气，并且都在分型面部位，能够达到很好的排气效果，不会影响产品外观和强度；顶端外观面塑件熔接痕几乎没有，达到预期的目的。分析结果良好。较大的剪切应力来源于浇注系统。剪切速率35299<50000sec-1,在此该值满足条件，此次浇口附近没有出现大的剪切速率变化，不必再改大浇口或再增加一个浇口。制件的熔接痕分析结果，如图2.8所示。塑件边沿熔接痕极少，侧面有滑块侧抽芯可做排气，并且都在分型面部位，能够达到很好的排气效果，不会影响产品外观和强度；顶端外观面塑件熔接痕几乎没有，达到预期的目的。 图2.8剪切应力和剪切速率的分析结果，如图2.9和图2.10所示。由分析结果可知道，壁上剪切应力都接近0，分析结果良好。较大的剪切应力来源于浇注系统。在此该值满足条件，此次浇口附近没有出现大的剪切速率变化，不必再改大浇口或再增加一个浇口。图2.9（7）对产品的锁模力分析结果如图2.11所示。最大锁模力是60.00tone，小于最大注塑机锁模力180.00tone,符合要求。图2.11(9)塑件整体翘曲分析结果如图2.12所示。塑件边缘填充末端处容易导致变形，如下最大变形量塑件的变形量大约在0.4842mm左右，后期也可以通过增长保压时间来改善，相对于产品最大外形214.00mm来说,变形量极小，符合要求。图2.12通过采用moldflow对产品进行填充保压和流动的过程的综合模拟分析，有助于模具设计和工艺人员不断优化产品设计，模具设计及制造和注塑工艺参数，从而且缩短新产品的开发周期，减少开发费用，提高一次开模成功率，节约生产成本，确保生产出优质的塑料制品。模流分析结果三大参数如表2.3：填充时间注射压力合模力2.944s100MPa40tons表2.3

模具设计概述本人对手持式车载吸尘器外壳进行基于零件工艺性分析上，设计出零件成形的较合理的工艺方案。再根据该工艺的方案，确定的成形的最终的零件的形状。本模具是的侧浇口进胶，塑件图的结构及行位图如下图3.1、3.2所示：图3.1图3.2注塑机选型注塑机基本参数各种机器都有很多参数，注塑机也不例外，有八大主要参数第一个为公称注射量；第二个为注射压力；第三个为注射速度；第四个为塑化能力；第五个为锁模力；第六个合模基本尺寸；第七个为开合模速度；第八个是空循环时间。还有许多参数其中这些参数能看出注塑机的工作性能还有外形尺寸，关系到它的使用制造，也可以通过这些参数购买选择自己喜欢的机器。这么多的参数中其中有三项特别重要，其中：首先是公称注塑量，充分的演示说明了注塑机的工作性能、质量。一般情况说的是在对空注射时，注射运动行程的单次最大范围，一般是螺杆柱塞的移动单次最大值。其次是注射速率，只有熔料能够流动，这个流动的速度加上注射压力，可以很好的短时间内充满型腔，这个流动的速率被称为注射速率。最后是注射压力，是施加在螺杆或活塞上的力，可以抵消阻力，来自于熔料的流动与经过喷嘴，还有浇道等产生的力。而注射压力就是这个施加的力。注射量计算用UG软件画出塑件图形，由图像可知，经过一系列的计算可以得到塑件体积为76.232立方毫米，ABS这种材料密度大概范围为1.01—1.08g/cm3，从而得到它的质量M根据M塑M式中，n——初步设定的型腔数量，取1。故，可以得到数据M故，由上面一系列计算得到注射量G计算由注射量得到质量是M=注射机型号选择由上文得到的数值，并采用一模一腔的模具的结构，考虑其外形的结构的尺寸的，初步选用螺杆式XS-ZY-500型的注塑机。查阅相关的参考文献可得的参数如表3.2所示：表3.2类别参数类别参数最大注射量/cm3500锁模力/KN3500螺杆直径/mm65拉杆内间距/mm540x440注射压力/Mpa104注射行程/mm200最大模厚/mm450最小模厚/mm300喷嘴球半径/mm18喷嘴孔尺寸的/mm3开模行程/mm500模板尺寸的/mm700x850表注射量的校核由资料还有经验可知，注射机的最大注射量有严格要求，最多为所同意的最大注射量的百分之八十，就可以得到：nV1+V上述公式中：V——该注塑机的注射量可以达到的最大值(cm3)V1——塑件的单个体积大小(cm3V2——在浇注的过程中，系统的凝料体积值(cm3n80%V=80%×500=400满足的条件，综上所述，注射量的校核合格。锁模力的校核查阅相关的资料可得nA1+A在上面的公式中：F——为锁模力的额定值F=3500kN；A1——当塑件投影在模具上面的时候，所得到的投影的面积mmAA2——是模具的浇注系统投影在分型面的投影面积AP——为一般情况下为注塑压力的百分之八十，是塑料熔体产生的压力（对型腔产生的单位Mpa）；P=64Mpa将数值代入上述的公式（3.2）得：n所以锁模力符合要求，校核达到要求。模具与注塑机安装模具部分相关尺寸的的校核可以从注射机的参数获取信息得到，螺杆式XS-ZY-500型芙蓉注塑机的最小的模具尺寸的厚度是300mm，最大的模具尺寸的厚度是450mm，由此可知，模具整体尺寸小于注塑机尺寸，可以放入其中。对与喷嘴的尺寸分析计算可以知道，主注塑机喷嘴尺寸的d1应该小于d，也就是d=d1+0.5~1这样计算的结果符合要求。注塑机喷嘴球半径SR一定要小于SR0，即SR0=SR+（1~2）mm（因为SR=18mm，取SR0开模行程的校核模的一系列过程，模具动模的固定板所移动产生的距离值被称为开模行程S同时直接影响模具形成的塑件的高度，该手持式吸尘器的设计中，为单分型面，本设计中塑件是单分型面同时最大的开模行程为500mm，由参考文献可知S≥H1+H 上述式子中：H1H2a——留下的距离能轻松的从浇注系统拿出凝料，这个距离的长度数值（mm）。已知，H1=35mm，H可得35+54+62+10=161mm<500mm模具浇注系统的设计一般来说塑料模具可以分成三大类，是以浇注系统的不同为依据来划分的。其中第一种为大水口模具，这种情况是塑体的流道，以及浇口，他们都在分模的线上，同时开模的时候，同时脱模，这种方式加工操作的过程不复杂，加工也特别容易，使用制造的价格花费也不高，这样高的性价比吸引到了许多人的使用。模具结构同时又分两个部分，一个是动模，另外一个为定模，动模一般位于顶出侧，这是注射机器的活动区域部分。而定模一般不会发生运动，大水口模具有个特别的地方，它的定模有有两块钢板构成，所以它还有另外一个名字两板模，这种方式在大水口模具中是最为简单的。第二大类为细水口模具，这种情况是塑体的流道，以及浇口，它们一般都不在分模的线上，这样就需要新加一组水口分模线，在设计的时候比较复杂困难，同时加重了工作量，加工时要求更加严格，比较困难，所以要根据要求来确定是否使用这种细水口径的数值。最后一类叫做热流道模具，用它和大水口模具有很大区别，但是很像细水口模具，不过也有区别，最有特点的是，流道出现在温度保持不变的热流道板，还有热唧嘴里，而且处于可能不止一个中，而且在脱模的时候，没有冷料，制品直接接触流道浇口。主流道的设计在注射机喷嘴还有分流道的塑料之间会形成一种通道，这个熔体通道就被称为主流道。在熔体的流动过程中，有一端一般是首先遇到喷嘴，与喷嘴互相接触，另外一端与一段流动通道相遇，这个流动通道为圆形同时带有一定的锥角度，注射机的喷嘴大小决定主流道尺寸（小端），也就是d要满足喷嘴尺寸数值要求。定位圈在设计中应选用的标准件。一般来说定位圈的尺寸受很多因素影响，但是在这里是模具定模底座这个地方的定位圈唯一决定的，定位圈的中心，还有主流道的中心，这两者应该相符同心。料筒的中心，还有线喷嘴的中心线，它们都应该与定位圈的中心线相同，注射机的定位孔也有影响，它的基本尺寸要与定位圈尺寸的数值一样，一般都会选择一百二十毫米，同时间隙配合应该选择（H8/e8）,定位圈高度是H=25mm，如下图3.4所示：图3.4分型面位置和形状的设计分型面的位置具体的选择与一个因素密切相关，就是它可以很简单的从模腔之中取出来，所以由于这个因素产品的轮廓线的最大值是个最佳选择，同时这个面上应该与开模的方向互相呈九十度，所以分型结构如下图3.3所示。图3.3型腔布局型腔数量确定手持式吸尘器的模具结构应该选择一模一腔，原因如下：一般确定分型面位置之后，这时候就要确定膛模类型，同时还有型腔数量，它们的选择与注塑机的参数（最大注射量、额定锁模力、塑化速度）有关，同时也受到产品的精度要求，还有考虑成本，考虑盈利等等，综上所述，选择一模一腔。型腔布局 型腔排列的一般原则第一流动长度要适当，流道废料尽量少，浇口位置要合适统一，同时遵守平衡原则（进料平衡，压力平衡）；第二是留有足够的距离，在流道、浇口套与型膛边缘，这样封胶的时候就很简单了，同时满足要求；第三是模具结构上各部分的尺寸，满足三维空间要求。模架的确定和标准件的选用标准注塑模架的选用遵循最小的原则当选择模架的时候，应该是越小越好，不过也要满足需求：选择看是否有减小的模板厚度的可能，如无可能，就可以更换的注射机了；注射标准化零件的选用设计者一般应该根据的强度、刚度的算或经验设计的方法，并考虑零件安装的空间，参照标准确定的注射模标准化的零件的公成的直径，再从标准的长度的系列中选用的零件的长度。像推杆类顶出零件，如标准中没有合适的的长度供的选用，可选择更长的标准件后，在根据需的要进行截断的等的简单的二次加工。一般标准件有两大类，第一是通用标准，还有一种专用于模具，它就是模具专用标准，好多零件都要满足这个标准，比如定位圈还有浇口套，以及各类组成零件。由前面的分析，各个要求均已满足，可以得到下表。模板尺寸的如表3.3所示：表3.3模板名称模板尺寸的模板名称模板尺寸的动模座板450×350×30顶针垫板450×180×25动模板450×300×140顶针固定板450×180×20定模板450×300×100支撑板 450×58×120定模座板450×350×30成型零部件设计型腔的结构设计该模具采用了大模腔，由于产品设计的尺寸计算，这样就会磨损到那些突出部分还有部分凹槽，加工的时候还会产生破损，这样一来要用整体的整版加工，需要行为镶件进行镶件，同时制造多个备用零件，能及时消除使用时的零件损耗的影响，因为该产品的形状为简单，类似贝壳，这样相对应的凹模形状相对规则，但产品是腔体类，所以考虑加工是否困难，还有当出现问题的时候能够及时修理，所以采用嵌入式结构，所以凸模的选择已完成，如下图3.4所示。本课题选用1.2mm厚的6061-T6铝合金板料作为实验材料，微观组织变化解释宏观现象，图3.4型芯的结构设计凸模选择嵌入式结构，因为该产品的形状为简单，这样相对应的凹模形状相对规则，但产品是腔体类，采用了大模腔，由于产品设计的尺寸计算，这样就会磨损到那些突出部分还有部分凹槽，加工的时候还会产生破损，这样一来要用整体的整版加工，需要行为镶件进行镶件，同时制造多个备用零件，能及时消除使用时的零件损耗的影响。以及复杂程度，成本高低，性价比等因素。如下图3.5所示。图3.5成型零件尺寸的计算有两种方法，平均收缩率法为第一种方法，还有一种为公差带法，它们两者之间的区别为：第一种方法的计算方法一般按照加工件的成型时收缩程度，也就是收缩率的大小，它与成型的零件大小以及各项尺寸的误差还有加工磨损与它们的平均值的基础相差无几，但是有时候误差较大，特别是精度高，尺寸大的塑件加工时候会有较大的误差，通过公差带法就可以解决这个问题，但是平均收缩率法过程不复杂，不需要验算，而公差带法需要多次检查计算，过程繁琐，同时受到各种因素影响，而本次板盖结构大部分为平衡布置，所以采用平均抽缩率法。具体公式查表3-4。采用δz,δc取固定值的平均收缩率法：S—收缩率的平均值，查表得ABS收缩率范围是0.004~0.008。△—塑件尺寸的公差δz—型腔制造公差表3-4零件δz取固定值的平均收缩率法型腔内径尺寸的A型芯外径尺寸的B型腔深度尺寸的H型芯高度尺寸的h查手册得ABS塑料收缩率波动是0.4~0.8%型腔尺寸的计算型腔的径向和深度尺寸的计算公式;(LM)0(H在上面的公式中：S——塑料收缩率的平均值；LsHsx——0.5或者0.7，尺寸大精度要求不高达的塑件为0.5.反之尺寸较小精度要求严格的为0.7；△——塑件的尺寸出现的公差；代入数据，〔1+0.6%215−0.7×0.92〕〔1+0.6%89−0.7×0.58〕〔1+0.6%128−0.7×0.58〕〔1+0.6%75−0.7×0.34〕〔1+0.6%30.5+0.7×0.3〕〔1+0.6%26+0.7×0.26〕〔1+0.6%30.5+0.7×0.3〕〔1+0.6%40+0.7×0.3〕〔1+0.6%15+0.7×0.26〕−δx〔1+0.6%112.5+0.7×0.58〕〔1+0.6%26−0.7×0.46〕〔1+0.6%32−0.7×0.5〕〔1+0.6%34−0.7×0.5〕型芯尺寸的计算型芯的径向和高度尺寸的计算公式;(lM)−δ(hM)式中，lsℎs代入数据，〔1+0.6%15+0.5×0.4〕〔1+0.6%136+0.5×0.78〕〔1+0.6%30+0.5×0.46〕〔1+0.6%12+0.5×0.38〕〔1+0.6%22+0.5×0.42〕〔1+0.6%18+0.5×0.4〔1+0.6%80+0.5×0.78〕〔1+0.6%18+0.5×0.84〕〔1+0.6%211+0.5×1.06〕排气方式这个需要制造的产品的体积大，也不需要高速度，注射的速度处于中间水平，这样分型面还有镶件以及推块都能因为它们的间隙从而进行排气。合模导向和定位机构设计在这次手持式吸尘器的设计中导套选用带轴肩的，同时选择的动配合为H7/f7，即导套内孔和导柱。外表面与模板孔是过渡因为比较紧密所以选择的配合为H7/m6，内表面还有外表面的粗糙度都应该用Ra0.8μm，材料的选用T8A钢。导柱与导套的装配如图3.8所示。图3-8限元模拟等方法，研究单位压边力、模温调节系统从模具结构看，综合考虑了型芯型腔的形状，加工的难易的度和避免干涉的况，冷却的直径是10mm。冷却水的体积流量：qv=WQρcθW是塑料熔体质量（模具内）与时间的比值（即单位时间），一般使用8.6kg/min；Q是凝固放热（熔体），而这些热量与时间的比值（即单位时间），一般使用100kJ/kg；ρ是水的密度（冷却之后），一般使用1kg/m3；c是水的比热容，一般取4200kJ/(kg×℃)；是进出口温度差（冷却水），取50℃；代入公式（3.17）计算得：q查表后可知水道的直径取d=10mm。上下模的水路的布置图3.9和图3.10如下图3.9图3.10顶出机构设计塑料产品会受到一个因素的直接影响，这个因素是顶出机构是不是很合理，好的顶出结构会得到很高的质量的产品，反之不合理的话，会产生很多问题，比如裂纹，为严重的时候产品开裂，相当于报废，所以确定顶出机构的类型就变得特别重要，顶出力以及脱模力这两者可以作为依据，这样就可以得到顶杆类型，还有它的数量，依据它对位置选择，更加完善。图3.11模具材料在一般的情况下，一百五十度到二百度是大多数的塑料模的工作温度，但是它不仅承受一定的压力，温度的变化也会影响模具的质量，同时各种环境变化也会引起模具的使用时间。这样的话对这种类型的模具零件的选择也更加严格，要有强度还要有硬度，热稳定性也是一个衡量标准，这样就不会因为温度的波动导致模具质量以及尺寸的变化，同时这种材料加工的时候也不能过于复杂，这样我们选取45号钢材料，淬火后有一定的强度和耐磨性，可用于模架材料。而且型芯和型腔采用T8A，因为它是模具用钢中属于淬硬型的一种，这种材料经过热处理（淬火回火）性能良好，硬度较高同时耐摩擦。模具装配图及工作原理本模具有一处分型面，具体的原理如图3.12和图3.13所示，开模时，动模座板在注塑机的作用下沿着导柱轴心的方向的以一定的速度向下运动，而且与其固定在一起的支撑板和B板也一起向下运动，分型面分开，然后，顶棍顶着顶针底板和顶针板向前，开始将制品顶出，机械手将其取走。图3.12 图3.13本课题选用1.2mm厚的6061-T6铝合金板料作为实验材料，选用圆筒形件拉深成形作为研究载体，以板料的成形极限、制耳率、减薄率和成形部位硬度等作为评价指标，通过理论分析、拉深实验、金相微观分析和有限元模拟等方法，研究单位压边力、润吸尘器壳体模具设计概述在对吸尘器壳体外形进行零件的工艺性分析后，设计出零件的成形的最佳的工艺方案。再根据这一工艺方案，最终确定成形的零件形状。本模具是直浇口进胶，有两个侧抽芯结构。该零件的腔体深度较大，因此采用大型芯水冷却结构。塑件图结构如下图所示：在注塑产品之中会出现流动的向和垂直反向上的流动性能不相同，同时由于注射时使用高压力，这种现象这种差异会更大。注射时会产生取向进而产生性能差异。就粘度而言，ABS熔体与聚苯乙烯相比高，同样比改性聚苯乙烯高，这样的话，使用该ABS时原因比较高的注塑压力。但是有几种情况例外并不是ABS材料的所有制品都要高的注塑压力，在70到100Mpa的压力范围内适合体积较小、简单的造型结构、材料厚度较大的制品；在100到140Mpa的注塑压力范围中一般用于那些形状有些复杂、产品厚度较小、浇口小而且注塑流程过长的制品。注塑过程中，在一般情况下制造品的表面质量完美不完美是由浇口在瞬间封闭时模具模腔的内部压力决定的，同时它还影响制造品表面的银发形状缺陷的发生程度。当注塑的压力较小的时候，塑料产生大的收缩而导致与模腔的表面的脱落与离开接触的几率大，制造品容易产生一定的表面雾化影响质量。而当使用较大的注塑压力时，会出现塑料和模具模腔的面产生较大的摩擦从而易于造成造成划伤粘着模具的现象同时易于造成较大的制件内应力。注塑机选型注射量计算用UG软件画出塑件图形，经过简单的计算分析23.809cm3为塑体的体积是，ABS的密度一般在1.01到1.08g/cm3这个范围之内，所以就可以经过计算得到零件的质量M塑M根据M塑M式中，n——初步设定的型腔数量，取1。故，浇注系统的质量是M故，塑件成型时所需要的注射量是G计算注射塑料的质量是M=注射量的校核由资料还有经验可知，注射机的最大注射量有严格要求，最多为所同意的最大注射量的百分之八十，就可以得到：nV1+V上述公式中：V——该注塑机的注射量可以达到的最大值(cm3)V1——塑件的单个体积大小(cm3V2——在浇注的过程中，系统的凝料体积值(cm3n80%V=80%×500=400满足的条件，综上所述，注射量的校核合格。锁模力的校核查阅相关资料可得nA1+A2P在上面的公式中：F——为锁模力的额定值F=3500kN；A1——为在单个塑件投影在模具上面所到的的投影的面积AA2——为模具的浇注系统投影在分型面的投影面积A2P——为一般情况下为注塑压力的百分之八十，是塑料熔体产生的压力（对型腔产生的单位Mpa）P=64Mpa将数值代入上述的公式（4.2）：n所以锁模力的校核合格。模具与注塑机安装模具部分相关尺寸的的校核就这个注射机而言：SR=18mm，选择用SR0开模行程的校核开模的一系列过程，模具动模的固定板所移动产生的距离值被称为开模行程S，它对模具得到的塑件高度起决定性作用。该手持式吸尘器的设计中，为单分型面，本设计中塑件是单分型面同时最大的开模行程为根据相关参考文献可得S≥H1+H2+a+(5~10)mm 上述式子中：H1H2a——在拿出在浇注系统的凝料所需要的长度（mm）。已知，H1=150mm，H可得150+54+62+10=276mm<500mm定位环的设计一般都会选择一百二十毫米，同时间隙配合应该选择（H8/e8）,定位圈高度是H=25mm。在设计中应选用的标准件。一般来说定位圈的尺寸受很多因素影响，但是在这里是模具定模底座这个地方的定位圈唯一决定的，定位圈的中心，还有主流道的中心，这两者应该相符同心。料筒的中心，还有线喷嘴的中心线，它们都应该与定位圈的中心线相同，注射机的定位孔也有影响，它的基本尺寸要与定位圈尺寸的数值一样，所以选择上述数据。分型面位置和形状的设计分型面的位置具体的选择与一个因素密切相关，就是它可以很简单的从模腔之中取出来，所以由于这个因素产品的轮廓线的最大值是个最佳选择，同时这个面上应该与开模的方向互相呈九十度，所以分型数量选一。型腔布局考虑到模具结构的尺寸的与塑件的尺寸的之间的关系