电风扇塑料上盖模具设计

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DesignOfInjectionMouldForCoverOfFanAbstract：Theplasticinjectionmoldingisknowntobethemosteffectiveprocessforproducingdiscreteplasticpartsofcomplexshapetothehighestprecisionatalowcost.AninjectiondiewithamoldcavitywasdesignedthoughusingtheinjectionmoldCAEsoftwareMOLDFLOWtosimulateplasticflowandchoosingthemoldingparametersofpolypropylene.Themoldingsizewasdesignedaccordingtotheaverageshrinkageratioofpolypropylene.Analyzingonthestructuralcharacterofcoveroffan,thestructureofinjectionmoldandthemoldworkingprocessareintroduced.Thedesignspecialitiesofmoldingparts，thedoubledeckstructureofconcretionaryplasticforthegatingsystemandtheejectionmechanismwerepresentedaswell.Meanwhile,manufacturingofthemoldingsizewereintroduced.Keyword：Injectionmould;AnalyzingofMOLDFLOW;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0～1MT2MT3MT51～2MT3MT4MT62～3MT4MT5MT73MT5MT6MT71.3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0.1～1.6μm。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=0.8μm。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：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，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：图1-1图1-2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1.508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110cm^3（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：S≥H+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/tanα=37.1mm，取38mm，而113为整个塑件的高度。α=20通过上述，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138cm^3，螺杆直径为40mm，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80mm，模具最大厚度400mm，最大开距570mm，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Ф86所在的平面。3.2.1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0.5～1mm,取0.8mm。浇口套一般采用T8A或T10A材料，热处理硬度为50～55HRC,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Ф3mm。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。3.3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1/3～1/4，因此，在确定成形零件的工作尺寸公差值时，可去塑料件公差值的1/3～1/4，或取IT7～IT8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：TSsMSLLL043，计算结果如表（表3-1）。表3-1凹模径向尺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=∆/3110.460.017510.847510.850.1533330.15280.70.017527.96527.970.2333330.23350.80.017535.012535.010.2666670.27390.80.017539.082539.080.2666670.27681.280.017568.2368.200.4266670.43861.480.017586.39586.400.4933330.491191.920.0175119.6425119.640.640.641212.20.0175121.4675121.470.7333330.73根据凸模径向尺寸的计算公式：043TSsMSlll，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=∆/31.50.260.01751.72125