模具设计与制造毕业设计

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1、标题电风扇旋钮注塑模设计系别机电工程学院专业模具设计与制造学生姓名x x x学号指导老师 X X X2012年6月8日摘要本文介绍了电风扇旋钮模具设计与加工的全过程。首先对制件进行分析、注塑工艺 分析，确定模具的总体结构，计算工作零件的工艺参数。确定该注塑模的工作零件的结 构形式以及加工工艺流程，并对所设计的工作零件进行分析说明。采用UG软件绘制冲 压模具工作零件的三维图和cad软件绘制的非标准零件图，并用数控加工中心加工出工 作零件。目录绪论4第1章塑件工艺分析5第2章注塑模的设计要点 6第3章注塑模的设计73.1成型零件设计73.2合模导向机构设计93.3分型面的设计93.4浇注系统的设计

2、103.5推出机构的设计143.6温度调节系统的设计153.7注塑机的选择17第4章设计总结20致谢21参考文献22绪论近年来，由于模具技术的迅速发展。模具设计与制造已成为一个行业越来越引起人 们的关注。成为生产各种工业产品不可或缺的工艺装备。作为21世纪的大学生，综合素质越来越显得重要，特别从事模具行业。毕业设计 是培养综合运用所学理论知识和技能解决实际问题的一个重要环节，这是对我们大学阶 段的一次总检验。更是我们受到集中培养和综合设计能力，科研能力，创新能力的一次 难得的机会。毕业设计的主要目的有两个：（一），让学生掌握查阅资料与手册的能力，能够熟练 运用CAD，UG等软件进行模具设计；（

3、二），掌握模具设计方法和步骤，了解模具的工 艺过程。此次本人设计的课题是：注塑模设计。此注塑件为电风扇开关旋钮，体积小，形状 复杂，在设计过程中本人通过参考实际产品，了解塑件特点。此次毕业设计是电风扇开关旋钮，它所要达到的要求：要能耐高温，绝缘性要好， 耐气候性强，刚性，韧性佳，通过对产品的各种性能分析，选用材料为ABS，该塑件的 厚度为1mm,公差等级为MT5级。它是用来调节风速和定时的，能够满足人们的热天对 风力和吹风长短要求，同时也起到美观的作用。设计要求：根据工件的实际形状与尺寸，设计一副注塑模把它生产出来，要求它的外表面比较 光滑即表面粗糙度要求高。通过对塑件外部造型、工艺结构的设计

4、、对塑件进行计算仿真和生产验证，也通过 对分模线、塑件的壁厚、圆角、塑件的尺寸精度、脱模斜度进行了综合的考虑，工件的 尺寸和形状如图1所示。图1电风扇开关旋钮第1章塑件的工艺分析ABS具有良好的综合力学性能，ABS成型塑件时有较好的光泽。其密度为1.02 1.05g/cm3. ABS还有很好的冲击强度。ABS在升温时粘度增高。所以成型时压力增高。 塑件的脱模角度宜稍大。ABS还易吸水，所以为了得到较好的塑件，在加工之前，还必 须把它进行干燥处理。要求塑件精度较高时，可以控制模温在5060oC左右，电风扇开 关旋钮要求它的外表面光泽，应控制模温在60 800C左右。ABS塑料的收缩率为0.5%，

5、塑料的收缩率对塑件的质量和形状是一个很重要的参数。取其制品精度MT5级，要得到良好的塑件，不但要控制好塑料的收缩率，而且还要 对模具质量也很重要，一副较好的模具，模具加工容易，寿命较高，而且对产品的质量 得到很好的保证。该工件是属于薄壁塑件，且过渡角也不是很大，所以模具的型腔和型芯加工是比较 难的。此塑件算是小型塑件，所以模架也不算度大，并且精也不是要求特别的高，所以 采用一模多腔，这样对提高生产效率是很有利的。第2章注塑模的设计要点ABS塑料它是属于热塑性塑料，该产品是通过注塑成型的。它的原理是将颗粒或粉 状塑料从注塑机的料中送进加热器中，经加热熔化，在受压的情况下，把它注到成型的 型腔中，

6、再冷却成型。注塑成型它的周期短，能成型复杂的、尺寸精确的制件。它的成 型工艺过程包括如下：成型前的准备，注塑过程，塑件后处理。由于ABS料它是属于易 湿的塑料，所以在加工前要把它进行充分的干燥。注塑过程它是一个比较关键的进程， 各个步骤都要控制好，这对塑件的质量和形状起着至关重要的作用。注塑成型的核心问 题是：就是采用措施得到良好的塑料熔体，并把它注塑到型腔中去，在控温下，使塑件 达到所求的质量。温度、注塑压力、时间是其关键的工艺参数。注塑模按结构分为单分型、双分型和多分型面，此塑件是采用侧浇口工件较简单。 注塑模包括：成型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、 加热和

7、冷却系统、排气系统、支承零部件。只有处理好各个环节的制约关系，才能设计 出一副较好的模具出来，一副模具设计出来，把它装在注塑机上，还要通过校核，才能 投入生产。因此注塑模与注塑机的关系也是至关重要。第3章注塑模的设计3.1成型零件的设计要求比较光滑，因此要求成型零件的抛光性能要好，表面应该光滑美观。表面粗 糙度要求Ra0.却m以下。型腔的材料选45钢。淬火处理，使其达到硬度40HRC以上。3.1.1：型腔的结构设计：由于该塑件结构比较简单，但要求其精度也要较高，要 求其塑件不充许产生拼接线痕迹，经过仔细的参考，该型腔采用整体式较为合理。其结 构和尺寸如图2所示：图2型腔查阅资料可得塑件的理想的

8、外壁圆角半径为塑件的壁厚的1.5倍。即R=1.5*t,即 R=1.5mm,该型腔的加工，先下料一块为400*400*50mm的45钢，然后在磨床上进行磨削， 使其达到应有的光洁度，然后热处理，使其达到硬度达到40HRC以上。成型的型腔可以 在电火花机上加工得到所要的尺寸和精度，最后通过精磨和抛光，得到所要的型腔。3.1.2 :型芯的结构设计：型芯是成型塑件的内表面的的零件。此塑件它有两个小孔，它是用小型芯来成型，主 型是用来成型塑件的内壁，塑件的内表面精度要求要稍微低一些，因此型芯的加工可以稍 稍粗糙点。该芯采用整体式，它结构牢固，它固定在动模固定板上。其形状如图1.1.1所 示。其工件角度都

9、是通过核算而得到的。型芯选45钢，淬火处理，使其硬度达到40HRC 以上，以保证其硬度，不使它在加工时，变弯、变软。它的加工过程是，先取一段？ 60*40mm 的一块圆棒料，开始在车床上车削，然后进行热处理，再进行电火花加工，使其达到所要 求的形状和尺寸，最后进行磨和抛光。塑件理想的内角圆半径应为塑件壁厚的1/3以上。所以取内角圆半径为0.5mm。型腔由于受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度。如果型腔侧壁和厚度过 下，则会引起溢料和出现飞边，这样就降低了塑件的精度，严重时还会影响脱模。因此 还要计算侧壁和底板的厚度。模具型腔的壁厚的计算，应以最大的压力为准。此塑件是属于小尺寸塑件，为了防

10、止其弹性变形，其内应力超过许用应力，强度不足是主要原因，因此应以强度计算。这个零件可以近似看作圆形件。型腔侧壁的计算如下：S=r(。/(。-2P)i/2其中：S是侧壁厚度；P是型腔压力；。模具材料的许用应力；r型腔半径。经算 得，图中型腔的壁厚已经足够。型腔的厚度计算公式如下：h=1.1rx(p/o )i/2mm其中：h型腔的高度；r型腔的半径。经算得15mm已经满足要求了。型腔动模支承板的厚度的计算。因为该型腔是采用整体式型腔，动模垫块厚度的选 择显得较为自由。S=3.14xR2=3.14x26x26二21.22mm由注射模具设计技术及实例161页的表5-18查得垫块为2025mm.本副模具

11、选厚 度为25mm.3.2合模导向机构的设计导向机构是保证动模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。本副模具是采用导 柱、导套导向。导向机构它起到的作用有：定位作用、导向作用、承载作用、保持运动 平稳的作用。导柱导向通常是由导柱和导套的间隙配合而组成的。导柱分带头导柱和有肩导柱。因为该产品是成批量的生产，导柱经常运动，容易磨 损，所以采用导套，这样导套坏了，可以随时更换。小型模具采用带头导柱。导柱的技术要求包括：导柱的长度、形状、材料、数量及布置。此副模具把导柱设 在动模一侧，这样有利于推杆的运动。导柱固定端与模板之间采用H7/m6，而导柱与导 套采用H7/f7的间隙配合。导套也分直导套和芾头

12、导套。其用法与导柱的用法一样。导 套的技术要求的技术要求包括：导套的形状、导套的材料、及固定形式及配合精度。导 套采用H7/r6配合镶入模板。导柱结构和尺寸如图3所示。Q -goldlpg F .n当O+图3导柱取导柱的长度为100mm,导柱的材料选T8A,淬火处理到55&0HRC,导柱的前端做成锥 台形，这样是为了导柱顺利进入导套，导柱固定端粗糙度Ra为0.8p m，导向部分Ra 为0.却m该导柱的布置采用等直径导柱对称分布，但是为了在合模时要注意。导套采用直导套，这样简单易制作，而且也适用。其结构和形状如图4所示:图3导套导套的前端倒圆角，是为了让导柱顺利进入导套。材料通常也采用T8A，热

13、处理， 使其硬度达到一定硬度，以利于耐磨。粗糙度为Ra为0.8. m，固定采用H7/r6配合镶 入模板。3.3分型面的设计打开模具取出塑件或浇注系统的凝料的面，称之为分型面。分型面的设计它受到塑 件的形状、壁厚、和外观、尺寸精度、及模具型腔的数目等诸多因素的影响。图5模具分型与型腔型腔的布局：由于型腔的排布与浇注系统布置密切相关，因而型腔的排布在设计中加以综合考 虑。型腔的排布应使每个型腔都通过浇注系统从压力中等分所得的足够压力，以保证塑 件熔体同时均匀地充满每个型腔。该模具采用的平衡式，其结构装配图所示。分型面设计：该模具采用的是单分型面的模具，其分型分面的设计原则就满足以下几项原则：（1）

14、塑件的脱模；（2）保证的塑件的质量。该模具采用在最大圆周上，保证了塑件的外观；（3）便于模具加工，该模具采用在圆周上分型，模具的型腔容易在电火花上加上， 型芯也易于加工；（4）对成型面积的影响；（5）对排气效果的影响；该模具的分型面的设计可以见图5,它基本符合上述要求。3.4 浇注系统的设计浇注系统它是获得优良性能和理想外观的塑件以及最佳的成型效率有直接影响。此塑件采用普通浇注系统，它是主由主流道、分流道、浇口、冷料井组成的。浇注系统 是一副模具的重要的内容之一。从总体来说，它的作用可以作如下归纳：它是将来自注 塑机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输教送到型腔，同时使型腔的气体能及时顺利排出， 在塑

15、件熔体填充凝固的过程中，将注塑压力有效地传递到型的各个部位，以获得形完整、 内外在质量优良的塑件制件。浇注系统的设计的一般原则：了解塑件的成型性能和塑件熔料的流动特性。采用尽 量短的流程，以降低热量与压力损失。浇注系统的设计应该有利于良好的排气，浇注系 统应能顺利填充型腔。便于修整浇口以保证塑件外观质量。确保均匀进料。主流道的设计：图6流道图主流道是浇注系统中从注塑机喷嘴与模具的部位开始，到分流道为止的塑件熔体 的流通通道。在注塑机上，主流道垂直分型面。为了使凝料从其中顺利推出，需设计成 圆锥形，锥角为2o6。，表面粗糙度Ra0.8p m,主流道部分在成型过程中，其小端入口处 与注塑机及一定温度、压力的塑料熔体要冷热交替反复接触，属易损件，对材料的要求 较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆。一般采用碳素工具钢即T8A、T10A等。把 它热处理到5357HRC。取主流道的球面半径为15.5mm.分流道的设计：分流道是指主流道末端与浇口之间的通道。此副模具采用圆形的截面形状，对于壁 厚小于3mm,质量在200g以下的塑件，截面的直径可采用如下的的经验公式：