电风扇罩具注射模设计.docx
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电风扇罩具注射模设计
第1节、塑料制品及工艺分析
1.1制件图………………………………………………………………4
1.2塑件的工艺分析……………………………………………………4
1.2.1塑件的使用性能…………………………………………………4
1.2.2塑件的尺寸精度…………………………………………………5
1.2.3塑件表面质量……………………………………………………5
1.2.4塑件的结构工艺性………………………………………………5
1.2.5原材料的工艺性…………………………………………………5
第2节、确定注塑机类型
2.1注塑机的初选………………………………………………………5
2.1.1计算塑件的体积…………………………………………………6
2.1.2计算塑件的质量…………………………………………………6
2.1.3选用注射机………………………………………………………6
2.2注塑机的终选………………………………………………………6
第3节、模具结构分析与设计
3.1结构分析……………………………………………………………7
3.1.1型腔数目的确定…………………………………………………8
3.1.2型腔和型芯的结构和固定方式…………………………………8
3.1.3浇注系统的确定…………………………………………………9
3.1.4脱模方式的确定…………………………………………………9
3.1.5冷却系统的结构设计……………………………………………9
3.1.6排气方式的确定…………………………………………………9
3.1.7标准模架的选择…………………………………………………9
3.2.装配图………………………………………………………………9
第4节、设计计算
4.1模具相关的计算……………………………………………………12
4.2冷却系统水管孔径的计算………………………………………13
4.3浇注系统尺寸的计算………………………………………………14
4.4凹模壁厚和垫板厚度、刚度与强度计算与校核…………………14
4.5推件板厚度的计算…………………………………………………15
4.6脱模机构相关………………………………………………………16
参考文献………………………………………………………………19
电风扇罩具注射模设计
摘要:
注射成型是热塑性塑料成型的主要方法之一,可以一次成型形状复杂的精密塑件。
本设计进行了电风扇的注塑模设计,对零件结构进行了工艺分析。
确定了分型面、浇注系统等,选择了注射机,计算了成型零部件的尺寸。
采用侧浇口。
利用直导柱导向,推杆顶料,斜顶杆完成脱模及内抽芯方式并对模具的材料进行了选择。
如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠。
最后对模具结构与注射机的匹配进行了校核。
并用AUTOTCAD绘制了一套模具装配图和零件图。
关键词:
电扇罩;注塑模;斜顶杆;精密塑件;模具设计。
Summary:
Injectionmoldingisoneofthemainmoldingmethodsforthermoplastics,
anditcanonce-formeddelicateplasticmemberswithsophisticatedshape.Thispaperdiscussedthedesignofplasticinjectionmouldoftheuppercoverofmotorfanoverspread.andtheprocessanalysisoftheparts'structures.。
Theauthordeterminedthepartingsurfacesandthegatingsystemetc,choosedtheinjectionmoldingmachine,calculatedthesizesofthemoldingparts.Sgateandhydraulicinneractionwasused,straightpillarandpuncherwasusedforguidingandconveyingthematerials.
Theauthoralsochoosedthematerialsofthemould.Thestructuredesignedinsuchwaycanensurethereliablerunningofthemould.Finally,theauthorcheckedthematchbetweenthemouldstructureandtheinjectionmoldingmachine.AndtheauthoralsodrewasetofmoldassemblingchartandpartschartusingautoCADsoftware.
Keywords:
Motorfanoverspread,PlasticInjectionMould,Tiltedmandrill,Delicateplasticmembers,Moulddesign.
电风扇罩具注射模设计
第1节塑料制品及工艺分析
1.1制件图
如图1-1所示
图1—1
1.2塑件的工艺分析
1.2.1塑件的使用性能
该塑件为风扇盖,主要用于容纳进线及挡灰尘,由于电动机在转动过程有震动故要求材料有较好的机械性能,如抗拉强度、抗应力开裂性、弹性模量都要求较好,其中Φ22孔要求与轴相配合,且配合关系要求高。
根据产品要求,该塑件为小批量生产。
1.2.2塑件的尺寸精度
塑件有精度要求的尺寸是Φ22,Φ3.4均为IT4塑件精度,因此在模具设计和制造中要严格的保证这两个尺寸的精度要求。
其余的尺寸都无特殊的要求,按照自由尺寸或IT6级的精度查取公差等级。
1.2.3塑件表面质量
该塑件表面质量要求表面光泽,其表面粗糙为1.6μm,无飞边毛刺缩孔流痕等工艺缺陷。
1.2.4塑件的结构工艺性
1)由图可知,该电风扇上盖结构为圆锥壳体,侧壁带台阶孔,侧壁壁厚为2㎜,带孔部分较厚,塑件的属于中小件,PP材料能够满足充模流动要求。
考虑制件壁厚不均,为防止变形,应强化冷却,模具温度取下限值,延长冷却时间。
2)从模具总体结构上考虑,塑件为骨架主体需设置侧向分型机构。
1.2.5原材料的工艺性
表1-1
塑料品种
PP热塑性塑结构特点料
使用温度
可以在100℃长期稳定使用
性能特点
抗拉强度、抗压强度、表面硬度和弹性模量均优异,几乎不吸水
成型特点
1.分子结构含有叔原子,故抗氧化能力低,在塑化前应加入抗氧化剂。
2.在超过280℃会发生降解,故成型时应避免熔料长时间滞留在料筒内。
3.体流动性好,易成型长流程塑件。
4.熔点和熔点热焓量比LDPE高,在结晶和冷却过程中会放出较多的热量,故模具有较好的冷却系统。
5.由于热收缩和结晶作用,在成型过程中比容积有较大的变化。
6.熔料低温高压取向明显,故要控制成型温度。
7.型收缩率大,低温呈脆性,要求壁厚均匀。
第2节确定注塑机类型
2.1注塑机的初选
2.1.1计算塑件的体积
根据制件的三维模型,利用三维软件直接求得塑件的体积为:
V1=72540mm^3;其中浇注
系统凝料体积为:
V2=1600mm^3;故一次注射所需要的塑料总体积为:
V=74140mm^3。
2.1.2 计算塑件的质量
查手册[1]得密度为:
ρ=0.9g/cm^3
塑件的质量为:
M1=V1×ρ=65.2g
浇注系统凝料质量为:
M2=V2×ρ=1.44g
塑件和浇注系统凝料总质量为:
M=M1+M2=66.64g
2.1.3 选用注射机
根据总体积V=74.14cm^3,初步选取螺杆式注塑成型机SZ630/3500。
注塑成型机SZ100/630主要参数如下表1-2所示
表1-2
理论注射量
634cm^3
最小模具厚度
250mm
注射压力
150MPa
定位孔的直径
Ø180深20
锁模力
3500kN
喷嘴球半径
SR18mm
拉杆内间距
545mm×480mm
喷嘴口孔径
Ø4mm
最大模具厚度
500mm
移模行程
490mm
2.2注塑机的终选
2.2.1注射量的校核
公式:
(0.8-0.85)W公≥W注
W公——注塑机的公称注塑量(cm3);
W注——每模的塑料体积量,是所有型腔的塑料加上浇注系统塑料的总和(cm3);
如前所述,塑件及浇注系统的总体积为74.14mm3远小于注塑机的理论634cm3,将
数据代入公式得:
59.31x103cm3<634cm3, 故满足要求。
2.2.2模具闭合高度的校核
公式:
Hmin﹤H闭﹤Hmax
如装配图可知模具的闭合高度H闭=477mm,而注塑成型机的最大模具厚度Hmax=500mm,最小模具厚度Hmin=250mm,满足Hmin﹤H闭﹤Hmax安装要求。
2.2.3模具安装部分的校核
模具的外形尺寸为450mm×450mm,而注塑成型机拉杆内间距为545mm×480mm,
故能满足安装要求。
模具定位圈的直径Ø100=注塑机定位孔的直径Ø100,满足安装要求。
浇口套的球面半径为SR1=SR+(1-2)=20满足要求。
浇口套小端直径R1=R+9(1-2)=4+2=6满足要求。
2.2.4模具开模行程的校核
公式:
H模=H1+H2+a≤H注
H模——模具的开模行程(mm)
H注——注塑成型机移模行程(mm)
H1——制件的推出距离(mm)
H2——包括流道凝料在内的制品的高度(mm)
a——侧抽芯在开模方向的距离(mm)
代入数据得:
H模=115+177+31=323mm≤H注=490mm,满足要求。
2.2.5锁模力的校核
公式:
F≥KAPm
F——注射机的额定压力(kN);
A——制件和流道在分型面上的投影面积之和(cm)
Pm——型腔的平均压力(Mpa);
K——安全系数,通常取K=1.1~1.2;
将数据代入公式得:
KAPm=1.15×25×11.304=324.87KN
F=630KN>324.87KN,满足要求。
2.2.6注射压力的校核
公式:
Pmax≥K′P0
Pmax——注射机的额定注射压力(Mpa);
P0——注射成形时的所需调用的注射压力(Mpa);
K′——安全系数
将数据代入公式得:
K′P0=1.3×90=117MPa≤Pmax=150Mpa 满足要求。
结论:
选取螺杆式注塑成型机SZ630/3500完全符合本模具的使用要求。
第3节模具结构分析与设计
3.1结构分析
3.1.1型腔数目的确定
制件为小批量生产,故采用一模一腔。
优点:
1)保证产品的精度要求。
2)冷却系统便于设置同时冷却效果很好。
3)模具开模距离小。
• 分型面的确定
如图1-3所示
优点:
A)两个分型面,但由于侧抽芯距不大,开模距离不大。
B)模具在I-I处分型完成侧抽芯动作,可使制件留置在动模;在II-II分型完推出制件动作。
C)制件采用推件板推出,推出动作稳定可靠,制件受力均匀不变形。
D)将分流道和浇口放在型芯上,有利模具的制造。
E)模具冷却系统的安置更合理且冷却效果大大提高。
缺点:
A)主流道的流程变长。
B)分流道和浇口安置复杂。
解决方案:
A)采用延伸式喷嘴使主流道的流程变短。
B)将浇口套和小型芯做成一体,将分流道和浇口做在浇口道上,有利于制件直径为22孔径端面高度尺寸的保证又有利于模具的制造。
结论:
通过以上分析可知,从保证产品的质量和降低模具成本的角度
选择此方案。
3.1.2型腔和型芯的结构和固定方式
型腔采用镶块式结构
优点:
A)利于模具温度控制,冷却充分。
B)零件更换方便。
C)缩短模具制造周期。
型腔和型芯固定方式:
采用台肩固定
优点:
A)加工方便。
B)减少安装过程中出现的偏差。
3.1.3浇注系统的确定
模具采用方案二,直径为22的孔内部端面用四个侧浇口进料,且分流道和侧浇口做在小型芯上。
优点:
一方面有利于模具的制造,另一方面保证端面尺寸的精度。
如将分流道和侧浇口做在大型芯上,由于浇注凝料的存在,使其端面凸凹不平,不能保证尺寸精度。
侧浇口采用矩形侧浇口,有利控制熔体的充模。
分流道采用梯形截面形式,流动阻力小。
3.1.4脱模方式的确定
根据分型面的选择及制件外形特点,采用推件板推出制件。
其优点:
制件受力均匀在推出时不产生变形。
制件表面质量不受影响。
无须设置复位杆使模具结构紧凑。
3.1.5冷却系统的结构设计
PP熔点和熔点热焓量比LDPE高,在结晶和冷却过程中会放出较多的热量,故模具应设置冷却系统。
冷却采用螺旋水道方式,冷却均匀,这样使模具有恒定的模温,能有效地减少塑件成型时收缩的波动,保证塑件的尺寸精度。
防止制件翘曲变形。
3.1.6排气方式的确定
通过分型面和小型芯处的间隙来排气。
3.1.7标准模架的选择
根据成型零件及结构零件的布局定选标准标准模架为GB/T12556.1~12556.1-1990中355×L
(1)。
3.2装配图
如图1-4所示
图1-4
55
螺钉M8×50
16
GB/T70.1-2000
54
螺钉M8×42
2
GB/T70.1-2000
53
支柱
2
45
调质250-290
52
小导套
2
20
渗碳淬火40-45
51
推杆固定板
1
45
调质250-290HBS
50
推杆
4
45
淬硬50-55HRC
49
密封圈
1
外购
48
防转箱6×12
1
GBT119.1-2000
47
型芯镶块
1
P20
淬硬30-35HRC
46
隔水柱
1
45
调质250-290HBS
45
密封圈
1
外购
44
镙塞M10×10
4
41
GB/T70.1-2000
43
弹簧
4
65Mn
外购
42
扣锁压板
4
45
调质250-290HBS
41
锁紧销
4
45
淬硬50-55HRC
40
销
4
45
调质250-290HRC
39
镙塞M10×8
8
GB/T70.1-2000
38
扣锁导柱
4
45
淬硬40-45HRC
37
扣锁导柱
4
45
淬硬40-45HRC
36
型腔镶块
1
P20
淬硬30-35HRC
35
斜导柱
1
20
渗碳淬火54-58HRC
34
斜滑块
1
CrWMn
淬硬50-55HRC
33
销4×32
1
GB/T119.9.1-2000
32
楔紧块
1
45
淬硬40-45HRC
31
螺钉M8×42
1
GB/T70.1-2000
30
密封圈
1
外购
29
延时弹簧
4
65Mn
外购
28
镙塞M30×15
4
GB/T70.1-2000
27
销4×40
2
26
GB/T119.1-2000
26
侧芯
1
CrWMn
淬硬50-55HRC
25
浇口套
1
CrWMn
淬硬50-55HRC
24
小型芯
1
CrWMn
淬硬50-55HRC
23
定位销
1
45
调质250-290HBS
22
螺钉
3
GB/T70.1-2000
21
销12×55
4
GB/T119.1-2000
20
限位螺钉
4
19
限位套
4
45
淬硬40-45HRC
18
螺钉M10×40
4
GB/T70.1-2000
17
上模座
1
45
调质250-290HBS
16
垫板
1
45
淬硬40-45HRC
15
小导柱
4
20
渗碳淬火40-45
14
导柱
4
20
渗碳淬火40-45
13
导套
4
20
渗碳淬火40-45
12
型腔固定板
1
45
调质30-35HRC
11
小导套
4
20
渗碳淬火40-45
10
推件板
1
P20
淬硬30-35HRC
9
销12×65
4
9
GB/T119.1-2000
8
型芯固定板
1
45
调质250-290HBS
7
水嘴
4
外购
6
垫板
1
45
淬硬40-45HRC
5
螺钉M16×250
4
GB/T70.1-2000
4
垫块
2
45
调质250-290HBS
3
螺钉M6×20
4
GB/T70.1-2000
2
推板
1
45
调质250-290HBS
1
下模座
1
45
调质250-290HBS
序号
名称
数量
材料
备注
电风扇上盖注射模
比例
1:
1
图号
A0
数量
1
制图
鄂州大学
审核
第4节设计计算
4.1模具相关的计算
4.1.1成型零件的尺寸的计算
平均收缩率为0.2﹪。
根据塑件尺寸公差要求,模具的制造公差取δZ=△/4。
成型零件尺寸计算
如下表1-3:
表1-3
已知条件:
平均收缩率Scp=0.002;模具的制造公差取δZ=△/4
类别
零件名称
塑件尺寸
计算公式
型腔或型芯工作尺寸
型腔计算
大型腔
Ø12100.92
Lm=(Ls+Ls*Scp-¼Δ)+δZ0
Ø123.3200.23
115+0.82
115.0600.203
Ø8600.72
Ø87.540+0.18
Ø680-0.64
Ø69.21+0.160
Ø1190-0.72
Ø121.180+0.205
Ø220-0.32
Ø22.3600+0.36
940-0.72
94.010+0.18
20-0.16
20+0.04
3900.042
39.170+0.0105
小型腔
R50-0.18
Lm=(Ls+Ls*Scp-¼Δ)+δZ0
R5.070+0.045
120-0.48
11.160-0.06
1.50-0.36
1.49+0.040
型芯计算
小型芯
Ø22+0..540
Lm=(Ls+Ls*Scp+Δ)0-δZ
Ø22.360-0.04
侧型芯
Ø3.4+0.160
Lm=(Ls+Ls*Scp+Δ)0-δZ
Ø3.430-0.04
Ø6.7+0.20
Ø6.960-0.05
大型芯
Ø81+0.540
Ø82.450-0.14
Ø66+0.540
Ø67.15-0.180
7.0+0.200
6.960-0.05
12.0+0.240
11.160-0.08
28.0+0.320
29.190-0.0033
113+0.820
113.020-0.205
4.2 冷却系统水管孔径的计算
根据热平衡计算:
在单位时间内熔体凝固时放出等热量等于冷却水所带走的热量,故有
公式:
qv=WQ1/ρc1(θ1-θ2)
qv——冷却水的体积流量(m³/Min);
W——单位时间(每分钟)内注入模具中的塑料重量(Kg/Min);
Q1——单位的重量的塑料制品在凝固时所放出的热量(KJ/kg);
ρ——冷却水密度;
c1冷却水的比热容;
θ1−冷却水出口温度;
θ2−冷却水入口温度;
1).求塑料制品在固化时每小时释放的热量Q
设注射时间为2s,冷却时间为20s,保压时间为15s,开模取件时间3s,得注射成型周期为40S。
设用20℃的水作为冷却介质,其出口温度为28℃,水呈湍流状态,一个小时成型次数n=3600/40=90
W=M×n=66.64×90=5997g/h=6Kg/h
查手册[1]得PP单位重量放出的热量Q1=5.9×10²KJ/h 故
Q=WQ1=6×5.9×10²KJ/h=3.54×10³KJ/h
2).水的体积流量
由公式qv=WQ1/ρc1(θ1-θ2)=(3540/60)/(10³×4.187×(28-20))m³/M=1.8×10-³m³/Min
3).求冷却水道直径d
根据水的体积流量查手册[1]得d=8mm
4.3浇注系统尺寸的计算
1)分流道截面尺寸的计算
对于壁厚小于3mm、重量小于200g以下塑料制件品,可采用如下的经验公式来计算分流道的直径:
D=0.2654G1/2*L1/4
式中
D——分流道的直径(mm);
G——制品质量(g);
L——分流道的长度(mm);
将数据代入公式得:
D=0.2654G1/2*L1/4=0.2564(66.64)1/2*(4.75)1/4=3.18mm
2)侧浇口深度(h)和宽度(w)的经验公式如下:
h=nt
W=nA1/2/30
n——塑料材料系数,查得PP的系数为0.7;
t——制品的壁厚(mm);
A——型腔外表面积(mm²);
将数据代入公式得:
h=1.4mm
W=4.42mm
L取经验值0.54mm
由公式γ=6q/(Wh²)≥104s-1进行校核是否合理
q——熔体的充模速度(cm³/s)
制件的体积为V1=72.54cm³,由前述知充模时间为2s,故q=36.27cm³/s
于是 γ=6q/(Wh²)=6×36.27/0.3×0.14²=3.7×104s-1≥104s-1
符合要求
4.4凹模壁厚和垫板厚度、刚度与强度计算与校核
——凹模外半径;
r——凹模内半径;
——模具钢材的弹性模量a;
——模具型腔内最大的压力a;
——模具钢材的泊松比0.25;
δ——模具强度计算的许用变形量;
σp——模具强度计算许用应力(Mpa);
由组合式,低粘度和4级精度的条件,查长手册[1]得:
δ=25=25(0.35r1/5+0.001r)=25(0.35(81.63)1/5+0.001×81.63)=23μm=0.023mm
=52mm
=2.2×105
=40a
=σp0.25
σp=300
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