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1、1 前言我国的塑料工业近几十年来得到了迅猛发展，尤其是二十多年的改革开放，塑料工业取得了举世瞩目的成就。随着塑料工业的飞速发展和通用塑料与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高,塑料制品已广泛用于电子电器、医疗器材、包装材料、农业、家用电器、仪器仪表、建筑器材、汽车工业、日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。目前,塑料工业已形成设计、生产、检测、标准以及教学等一套完整的工业体系。由于在工业产品中，一个设计合理的塑件往往能代替多个传统金属结构件，加上利用工程材料特有的性质，可以一次成型非常复杂的形状，并且还能设计成卡装结构，成倍地减少整个产品中的各种紧固件，大大地降低金属材料消耗量和加
2、工及装配工时，所以，今年来工业产品塑料化的趋势不断上升。因此，国内外专家极为关注。我国塑料工业的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，塑料模具在整个模具行业中所占比例已经相当高，在未来几年中还将保持较高速度发展。国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具。注塑模具制造的特点a.型腔及型芯呈立体型面。塑件的外部和内部形状是由型腔和型芯直接成型的，这些复杂的立体型面加工难度比较大，特别是型腔的盲孔型内成型表面加工，如果采用传统的加工方法，不仅要求工人技术水平高、辅助工夹具多、刀具多，而且加工的周期长。b.精度和表面质量要求高，使用寿命要求长。目前一般塑件的尺寸精度要求为IT
3、67，表面粗糙度Ra0.20.1m，相应的注塑模具零件的尺寸精度要求达到IT56，表面粗糙度Ra0.1m以下。长寿命注塑模具对于提高高效率和降低成本是很必要的，目前注塑模具的使用寿命一般要求100万次以上。精密注塑模要用刚度大的模架，增加模板的厚度，增加支承柱或锥形定位元件以防止模具受压力后产生变形，有时内压可以达到100MPa。顶出装置是影响制品变形和尺寸精度的重要因素，因此应该选择最佳的顶出点，以使各处脱模均匀。高精度注塑模具在结构上多数采用镶拼或全拼结构，这要求模具零部件的加工精度、互换性均大为提高。 c.工艺流程长，制造时间紧。对于注塑件而言，大多是与其它零部件配套组成完整的产品，而且
4、在很多的情况下都是在其它部件已经完成，急切等待注塑件的配套上市。因为对制品的形状或尺寸精度要求很高，加之由于树脂材料的特性各异，模具制造完成后，还需要反复地试模与修正，使开发和交货的时间非常紧张。 d.异地设计、异地制造。模具制造不是最终目的，而是由用户提出最终制品设计，模具制造厂家根据用户的要求，设计制造模具而且在大多数情况下，制品的注射生产也在别的厂家。这样就造成了产品的设计、模具设计制造和制品的生产异地进行的情况。e.专业分工，动态组合。模具生产批量小，一般属于单件的生产，但是模具需要很多的标准件，大到模架，小到顶针，这些不能也不可能只由一个厂家单独完成，且制造工艺复杂，普通设备和数控设
5、备使用极不均衡。塑料成型加工及其模具技术是一门不断发展的综合学科，不仅随着高分子材料合成技术的提高、成型设备成型机械的革新、成型工艺的成熟而进步，而且随着计算机技术、数值模拟技术等在塑料成型加工领域的渗透而发展。 注塑成型是塑料中的最普遍采用的方法，其是将热塑性或热固性模塑料先在注射机加热料筒内均匀塑化，然后由柱塞或移动螺杆推挤注射入闭合的模腔内成型。该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，制得的塑料制品之大是其它成型方法望尘莫及的。由于注塑成型加工不仅产量多，而且适用于多种原料，能够成批、连续地生产，并且具有固定的尺寸，可以实现生产自动化、高速化，因此具有极高的经济效益。注塑成型作为一种
6、重要的成型加工方法，在家电行业、汽车工业、机械工业等都有广泛的应用，且生产的制件具有精度高、复杂度高、一致性高、生产率高和消耗低的特点，有很大的市场需求和良好的发展前景。 注塑成型有很多的优点： a.生产效率高； b.所需的劳动力相对较低； c.制品无需修整或只需少量修整，如可以消除飞边,自动切除浇注系统等； d.设计灵活(光洁度、颜色、嵌件、材料)，通过共注可成型多于一种以上的材料，可以有效地成型表皮硬而心部发泡的材料，可以成型热固性塑料和纤维增强塑料； e.废料损耗最小，对于热塑性塑料，浇注系统可以再利用； f.可以成型形状复杂的制品，模具的结构、加工模具的刀具起着决定的作用； g.可以得
7、到狭窄的公差，现代微机控制，加上精密的模具和精密的液压系统,可使体积公差达到1微米(但如果没有高水平的操作工人不断地看管则不行)； h.可以充分的利用聚合物独特的属性,如流动性、质轻、透明、耐腐蚀等；本课题是对风扇后盖制品进行测绘、模具设计、工艺分析及工序分析。课题来源于生产实践。基于生产实践之上的对风扇后盖的模具设计，通过的测绘，得到产品具体的尺寸，然后结合模具的生产制造周期以及制造成本，在脑中形成一定的设计思路并开始设计,其设计要点如下：a.通过对风扇后盖的观察和分析，决定采用一模一腔，浇道口采用六点潜伏式浇口形式，并需要对制品进行后加工。b.由于塑件的尺寸较大，所以采用双分型。在设计过程
8、中要解决对风扇后盖的测绘、模具设计、在模具设计时对分型面的选择、浇口形式与位置的确定、型腔位置的安排、定模板与动模板冷却水道的设置、工艺分析等问题。本模具设计采用潜伏式浇口，为使流道平衡，应使各型腔与主流道的距离均等。由于所成型的制品形状比较复杂但几何尺寸较小,因此可采用冷却水道直接通过型腔的冷却方式。模具方案确定后进行工艺分析及工序分析。据此方案可以达到设计的预期效果。并且大大提高了注塑模的质量和效率。2 总体方案论证本课题的设计目的是对风扇后盖进行三维造型、注塑模具设计和加工工艺分析。要进行零件的三维造型，必须先对零件进行测绘，画出零件二维工程图，然后根据工程图进行零件的三维造型并进行装配
9、。首先对塑件进行测绘。由于塑件形状较简单，测绘较简单。测绘好后进行三维造型。造型结束后进行模具设计。根据到生产批量和经济效益，结合塑件形状的复杂程度以及精度等级采用一模一腔。接着根据制品的尺寸大小选择合理的模架和模板。然后确定浇口的形式，浇口的主要类型可以分为直接浇口、侧浇口、潜伏式浇口、点浇口、扇形浇口、圆盘形浇口及环形浇口等。潜伏式浇口的优点在于：制品分型面处不留疤痕，浇口自动切断，不会在制品表面留下由于喷射带来的喷痕和气纹等问题。所以优先选用潜伏式浇口作为本模具的浇口形式。在模板上直接设置冷却水道，这同样要遵循冷却系统的设计原则，使冷却水道尽量靠近型腔表面和尽量围绕型腔，使制品在成型过程
10、中冷却均匀。接下来选择注塑机，要考虑到注射量，保证塑件及浇注系统所需的注射量不超过注射机最大容量的80，并对锁模力进行校核。接着对各个系统进行设计，首先是浇注系统。浇注系统分为主流道、浇口、冷料穴等。主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线在同一条直线上。由于主流道与高温高压的熔融塑料接触所以外面要增加个浇口套。为了延长模具的使用寿命，我在浇口套工艺部分对其进行了淬火处理。浇口主要有两个作用，一是起控制作用，二是压力撤销后封锁型腔，不产生倒流。冷料穴主要是避免冷料进入型腔影响塑件的质量和堵塞浇口。我所设计的模具采用分型面的配合间隙自然排气。下面是推出机构的设计。推动的动力来源有手动推出、机动推出和液
11、压与气动推出机构。本模具设计采用注射机的开模动作驱动模具上的推出机构，实现塑件的自动脱模。接着是推出机构的设计。本模具要保证塑件不应推出变形或损坏，还要保证塑件的良好外观和结构可靠。模具设计好后进行加工工艺分析以及工序分析，编写装配卡、零件加工工艺卡和工序卡。3具体设计说明3.1 塑件的测绘与造型3.1.1塑件的测绘塑件为风扇后盖，材料为聚丙烯，俗名PP。我们最终所需要加工得到的是制造此零件的模具型腔，而我们所取的塑件是模具生产出来的千千万万个塑件中的一个，由于制造的原因，塑件在出模后不可避免的会产生一定的变形，因此对该零件的测量数值需要进行分析处理。如对塑件较大尺寸误差的进行修正，对相同形状
12、处所测不同尺寸的取均值进行圆整，然后绘出零件的草图。由于条件限制所以采用多次取断面进行测量的办法。量具：游标卡尺。注意做到以下几点：a. 测绘过程中必须把被测物体放在工作平面上；b. 采用多次测量求平均值；c. 正确地读取数据。3.1.2塑件的造型零件测绘草图出来以后，应该根据零件的测绘图，对零件的进行三维造型。在PRO/E软件中草图是实体造型的特征，由于零件的总体总体造型较简单，所以用拉伸，打孔等特征就能完成零件的造型。如图3-1所示：图3-1风扇后盖3.2 塑件模具的设计与造型321塑件的材料分析聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，密度只有0.900.91克/立方厘米，是目前所
13、有塑料中最轻的品牌之一。它对水特别稳定，在水中24h的吸水率仅为0.01%，分子量约815万。成型性好，收缩率大. 具有优良的力学性能，其屈服、拉伸、压缩强度和硬度、弹性聚丙烯具有良好的耐热性。它熔点为164170，制品能在100以上的温度进行消毒灭菌。在不受外力作用时，150也不变形，在90的抗应力松弛性能良好。具有优异的成纤性，拉伸性能非常好，特当温度超过80时，其由温度上升引起的抗拉强度下降量变得少了，即在100时，仍保留常温时抗拉强度的一半。PP的分子在熔融流动的方向定向，因它的强度也有方向性，即垂直于定向方向的拉伸冲击强度比定向方向的低50%，PP的硬度不及PS和ABS；但比PE高并
14、有优良的表面光泽，磨擦系数为0.12与尼龙相仿。每1000次磨耗1530mg。322塑件的结构工艺性很直观的可以看出风扇后盖都为规则图形所组成，所以零件的型芯和型腔造型也较简单。323 塑件尺寸精度塑件的尺寸精度一般是根据使用要求确定的，但还必须充分考虑塑料的性能及成型工艺的特点。由于该塑件是作为常用设备，要求其外表面光滑，既不会在使用过程中对人造成伤害，还要必须考虑其外形的美观。因此取一般精度等级为4级。324拔模斜度 PP材料的收缩率很大，冷却后产生收缩会是塑件紧紧包住型芯突出和型腔内缩的部分，塑件要从模具内脱出，必须在设计时保证塑件的内外壁有足够的脱模斜度。由于电话机听筒的曲面是一个曲率
15、很大的高斯曲面，脱模斜度非常大，很容易脱出。但支撑部分是一个相对狭小的深50m的大孔，但由于有推杆的存在，足够脱得出来，尽管这样根据PP材料的性质在设计中选用2.50的拔模斜度。3.3注射机选择 注射容量以容积（cm3）表示时，塑件的体积（包括浇注系统在内）应小于注射机的注射容量，其关系式按下式校核 V件 0.8V注 （3-1）式中 V件塑件与浇注系统的体积总和（cm3）； V注注射机的注射容量（cm3）； 0.8最大注射容量利用系数。 V 注 5/4 V件 1.25462578cm3塑件总重Wg=36克注射机额定注射两mg,每次注射量不超过最大注射量的80%,即 n= （3-2）式中 n-型腔数; mj-浇注系统重量(g); mz-塑件重量(g); mg-注射机额定注射量(g)。该塑件外形 简单，所以选用一模一腔 取n=1，即得： mg=克该塑件尺寸、体积属于大型塑件，适合大多中大型模具厂商。从计算结果，并根据塑料注射机技术规格，选用XS-ZY-250型注射机。塑件
