电风扇旋钮塑料模具设计说明书

目录

风扇按钮塑料模具设计

中文摘要 (3)

A bs t r a c t (3)

绪论 (4)

第一章塑件的工艺分析 (7)

1.1塑件 (7)

1.2工艺分析 (8)

第二章拟定模具结构形式 (8)

2.1分型面的确定 (8)

2.2确定行腔数和排列方式 (8)

第三章浇注系统的设计 (10)

3.1主流道的设计 (10)

3.2分流道的设计 (11)

3.3浇口的设计 (11)

3.4分流道的分布 (12)

第四章成型零件的设计 (12)

4.1成型零件的结构设计 (12)

4.2 成型零件钢材选用 (13)

4.3 动模的大小 (13)

4.4 主要成型零件的工作尺寸计算 (13)

4.5 定模的设计 (14)

第五章推出机构的设计 (14)

5.1推出机构设计原则 (14)

5.2 脱模力 (14)

5.3推杆的机构设计 (14)

5.3 推出形式的确定 (14)

第六章模架的确定 (15)

6.1A板（定模固定板） (15)

6.2B板（动模固定板） (16)

6.3 C板（C板垫板） (16)

6.4后续处理 (17)

第七章注塑机的校核 (17)

7.1最大注射量校核............................................................................... 错误！未定义书签。

7.2注射压力校核 (18)

7.3开模行程校核 (18)

7.4其他部分尺寸校核 (18)

第八章导向机构设计 (19)

7.1最大注射量校核 (19)

7.2注射压力校核 (20)

7.3开模行程校核 (21)

第九章调温系统设计 (22)

第十章型腔布置 (23)

第十一章模具总装图 (24)

参考文献............................................ .. (25)

设计总结............................................... ... . (26)

致谢................................................... ... . (27)

中文摘要

塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。

本设计产品名称风扇按钮，选材料为聚氯乙烯，因为产品的需求，我们选择采用一模四腔的排列方式，根据模具结构，我们应用推杆推出工件方法。

通过本设计，可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理；通过对CAD的学习，可以建立较简单零件的零件库，从而有效的提高工作效率。

关键词：侧向分型抽芯机构斜顶机构

Abstract

The plastics industry is the world's fastest growing industries on the one category, while the injection mold is one of the types of rapid development, therefore, research on the understanding of plastic injection molding production process and improve product quality is very significant.

The name of the skeleton design products, choose materials for the PP, because the demand for the product, we choose a two-cavity mold arrangement, according to mold structure, we applied the lateral type Pulling Mechanism design and the design of the lifter body .

Through this design, injection mold can have a preliminary understanding of the design of some of the details of the note issue, to understand the structure and working principle of mold; by learning CAD, parts can create simple parts library, so as to effectively increase efficiency.

Key words: lateral type core-pulling mechanism lifter bodies

绪论

前言

模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，所以模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业”；美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”;德国则认为是所有工业中的“关键工业” ;日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力”，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力”。日本模具产业年产值达到13000亿日元，远远超过日本机床总产值9000亿日元。如今，世界模具工业的发展甚至己超过了新兴的电子工业。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。

改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的《关于当前产业政策要点的决定》中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。近年来，我国模具工业每年都以15％的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。据统计，我国现有模具生产厂近2万家，从业人员约50万人，“九五”期间的年增长率为13%. 2000年总产值为270亿元，占世界总量的5%。但从总体上看，自产自用占主导地位，商品化模具仅为1/3左右，国内模具生产仍供不应求，特别是精密、大型、复杂、长寿命模具，仍主要依赖进口。目前，就整个模具市场来看，进口模具约占市场总量的20%左右，其中，中高档模具进口比例达40%以上。因此，近年来我国模具发展的重点放在精密、大型、复杂、长寿命模具上，并取得了可喜的成绩，模具进口逐渐下降，模具技术和水平也有长足的进步。近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型精密、复杂、长寿命等中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量增加较快，其能力提高显著；“三资”及私营企业发展迅速，尤其是“三资”企业目前已成为行业的主力军；股份制改造步伐加快，等等。从地区分布来说，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，这2个省的模具

产值已占全国总量的六成以上。江苏、上海、山东、安徽等地目前发展态势也很好。

随着世界五金、电子、仪表、电器和机械塑料工业高速发展,我国塑料工业异军突起，而塑料工业的高速发展又对塑料模具工业的发展起到了推动作用同时也对它提出了越来越高的要求。塑料模具就是利用特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工艺基础装备。用塑料模具生产的主要优点是制造简便、材料利用高、生产率高、产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。塑料模具的现代设计与制造和现代塑料工业的发展有极密切的关系。随着塑料工业的飞速发展，塑料模具工业也随之迅速发展。目前我国塑料模具约占模具工业总产值30％～35％。国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大，因为注塑成型可以对形状复杂的塑料产品实现一次成型，是一种高效率、大批量的生产方式。仅汽车行业就需要各种塑料制品36万吨其中80％以上的产品通过注塑生产。电子电器如电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过1000万台；彩电的年产量已超过3000万台。到 2010年，在建筑与建材行业方面，塑料门窗的普及率为30％，塑料管的普及率将达到5O％，这些都会大大增加对塑料模具的需求量。

注塑模具的优劣直接影响注塑成型的质量。注塑模具行业，欲要加工出高精度、高质量、复杂型面的注塑模具必须借助先进的计算机辅助设计和制造软件、编制合理的加工工艺规程、选择合适的加工设备和刀具、设定最佳切削用量，这是保证加工质量、提高生产效率、减轻劳动强度的有效途径。为了能够为注塑加工商生产出可节约投资成本和时间成本，以及提高注塑生产效率的模具，模具制造商们不断使用新材料和新技术，而这些新材料和新技术则在一定程度上代表了注塑模具制造的新趋势。有一种新材料能够降低注射模具制造商的投资成本和时间成本。这种新合金名为钴铬MP1，专为在快速成型 (RP)设备上采用金属激光直接烧结 (DMLS)工艺而开发。该种钴铬合金被证明具有高强度、耐高温性能和抗腐蚀性能。该合金的洛式硬度在30～40之间，能够生产小型复杂的模具产品，而这些产品目前通常需要采用电火花加工或者机加工方法来制造。使用潜入式浇口嵌件消除可见的浇口痕迹这种潜入式浇口嵌件来自干德国的 i-mold公司，其注射点被设计在制品的末端，而流道从前端开放从而使浇口表面定位在制品上不显眼的地方。例如，在制品外沿肋筋底部的侧浇口，人们是不能看到明显的浇口痕迹的。少用抛光，多用涂层。美国Bales模具服务公司是一家为注射模具提供抛光和电镀服务的公司。出于为客户降低成本的考虑，该公司现在已很少采用特级EDM抛光技术，取而代之的是采用电镀技术在模具表面形成涂层。众所周知，填料会缩短注塑模具的寿命。随着注射成型中填料的用量越来越大，填料对模具造成的腐蚀和磨损的问题日益突显。而为模具增加镀层，如

Nicklon(一种镍一PTFE镀层)和 Nibore(镍硼氮化物)则能起到很好的保护作用。同时与价格昂贵的塑料润滑添加剂相比，这些镀层又非常便宜。在现代模具生产中，对塑件的美观度及功能要求的越来越高，塑件内部结构设计也越来越复杂，模具的外形设计也日趋复杂，自由曲面所占比例不断增加，相应的模具结构也设计得越来越复杂。这些都对模具加工技术提出了更高要求，不仅应保证高的制造精度和表面质量，而且要追求加工表面的美观。随着对高速加工技术研究的不断深入，尤其在加工机床、数控系统、刀具系统、CAD／CAM软件等相关技术推动下，高速加工技术已越来越多地应用于模具型腔的加工与制造中。数控高速切削加工作为模具制造中最为重要的一项先进制造技术，是集高效、优质、低耗于一身的先进制造技术。高速加工技术对模具加工工艺产生了巨大影响，改变了传统模具加工采用的“退火一铣削加工一热处理一磨削”或“电火花加工一手工打磨、抛光”等复杂冗长的工艺流程，甚至可用高速切削加工替代原来的全部工序。同时还可以利用三坐标测量仪，结合三位软件，快速造型缩短模具设计周期。

课题研发背景及意义

随着世界五金、电子、仪表、电器和机械塑料工业高速发展,我国塑料工业异军突起，而塑料工业的高速发展又对塑料模具工业的发展起到了推动作用同时也对它提出了越来越高的要求。塑料模具就是利用特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工艺基础装备。用塑料模具生产的主要优点是制造简便、材料利用高、生产率高、产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。塑料模具的现代设计与制造和现代塑料工业的发展有极密切的关系。随着塑料工业的飞速发展，塑料模具工业也随之迅速发展。目前我国塑料模具约占模具工业总产值30％～35％。国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大，因为注塑成型可以对形状复杂的塑料产品实现一次成型，是一种高效率、大批量的生产方式。仅汽车行业就需要各种塑料制品36万吨其中80％以上的产品通过注塑生产。电子电器如电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过1000万台；彩电的年产量已超过3000万台。到 2010年，在建筑与建材行业方面，塑料门窗的普及率为30％，塑料管的普及率将达到5O％，这些都会大大增加对塑料模具的需求量。注塑模具的优劣直接影响注塑成型的质量。注塑模具行业，欲要加工出高精度、高质量、复杂型面的注塑模具必须借助先进的计算机辅助设计和制造软件、编制合理的加工工艺规程、选择合适的加工设备和刀具、设定最佳切削用量，这是保证加工质量、提高生产效率、减轻劳动强度的有效途径。为了能够为注塑加工商生产出可节约投资成本和时

间成本，以及提高注塑生产效率的模具，模具制造商们不断使用新材料和新技术，而这些新材料和新技术则在一定程度上代表了注塑模具制造的新趋势。因而，玩具四驱车底座成型技术的研究与开发具有相当重要的理论意义和实用价值。以此作为一个突破口，带动和促进相关塑件产品外观零件注塑成形技术的发展和技术创新，将会产生显著的经济价值。

一、塑件的工艺分析

1.1 塑件：如图。

3D图

2D图

1.2 工艺分析：

（1）制品采用低密度聚乙烯材料，收缩率为1.5%~3.0%；

（2）该塑件尺寸较小，塑件的尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，可采用5级公差，为降低成本，采用一模两腔，并不对制品进行后续加工；

（3）制品表面光洁度没有特殊要求，为提高成型效率采用点交口浇口；

（4）为了方便加工、热处理和降低成本，型腔与型芯采用拼合结构。

二、拟定模具结构形式

2.1 分型面的确定

在塑件设计阶段，应考虑成型时分型面的形状和位置，然后在选择模具的结构，分型面的选择应根据以下原则：

A、有利于保证塑件的外观量。

B、分型面选择在塑件的最大截面处。

C、尽可能使塑件留在动模一侧。

D、尽可能满足塑件的使用要求。

E、有利于型腔内的气体的排出。

F、有利简化模具的结构。

根据以上原则分型面的位置确定在塑件底面的最大截面处。

2.2 确定型腔数目和排列方式

1）、.该塑件对外观要求不高，尺寸精度一般，且为中批量生产可采用一模多腔，考虑制品的尺寸较小，模具的制造费用高等，初定为一模两腔。

2）、型腔排列形式的确定

该塑件为方形件，型腔排列采用以下

图2-1的形式。

图2-1

单个塑件体积 V≈5.4cm3 塑件总体积 V≈21.6cm3

查表得塑件的密度为0.92～0.94g/cm3

单件塑料件重量 m=Vⅹ0.94≈19.5g

3)、塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算

a、塑件在分型面上的投影面积：

A≈5024mm2

b、锁模力等于型腔内工作压力与塑件及浇注系统在分型面上的投影面积之积：

因为是一般塑件，所以平均压力q=65%ⅹ100=65MPa

F=Aⅹq＝326KN

4).初选注射机

根据上述分析、计算，查表初选注射机型号为SZ-125/630卧式注射机的有关参数如下：

理论注射容积 140cm3

注射压力 126MPa

模具最大行程 270mm

模具最大厚度： 300mm

模具最小厚度： 150mm

喷嘴圆弧半径： SR0mm

喷嘴口径: 3mm

定位圈直径 125mm

三、浇注系统的设计

3.1 主流道设计

a、主流道尺寸

根据所选注射机，则主流道小端的尺寸为

D=注射机喷嘴尺寸+（0.5～1）＝3+１＝4mm

主流道球面半径

SR=喷嘴球面半径+（1～2）=11mm

b、主流道衬套形式

为了便于加工所以将衬套和定位圈分开设

计，衬套如图3-1所示，材料采用T10A，热处理淬火后

表面硬度为40～45HRC。

图3-1

3.2 分流道设计

（1）、分流道布置形式

塑件的体积比较小，形状比较简单，壁厚均匀，且塑料流动性好，可以采用单点进料的方式。

（2）、分流道形状、截面尺寸：

a、形状及截面尺寸为了便于加工及凝料的脱模，采用加工工艺性较好的U形截面。

b、直径一般为1.6~9.5,取直径为φ5mm。

c、U形截面高度 H=1.25R=2mm。

3.3 浇口的设计

（1）、由于该塑件外观质量要求较高，所以浇口的位置和大小应以不影响塑件外观质量为前提。同时，也应尽量使模具结构简单。

（2）、根据塑件外观质量的要求以及型腔的安放方式，进料位置设计在塑件顶

部。

（3）、查表得L1=1mm α1=20° d=φ0.8mm α=80°

3.4 分流道的分布图

图3-2

四、成型零件的设计

4.1 成型零件的结构设计

（1）、凹模的设计要求：

整体式型腔是直接加工在型腔板上的，因为这样有较高的强度和刚度，在使用过程中不易发生变形，且该塑件尺寸较小，形状简单，型腔加工容易实现，故采用整体式结构。

（2）、型芯形状简单，为减低成本故做成镶拼式型芯。便于机加工和热处理，修理更换方便也利于型芯冷却和排气。如下图：

4.2 成型零件钢材选用

塑料为批量生产，成型零件选用钢材要具有较好的耐磨性和抗疲劳能力。

机械加工性能和抛光性能要好，因此，嵌入式凸凹模均选用T10A。淬火

后表面硬度为40HRC-45HRC。

4.3 动模的大小：

由于计算壁厚比较麻烦，所以采用查经验表的方式确定壁厚，从而确定动模大小。

查表得：型腔壁厚S1为2mm，本设计采用两板模。所以综合考虑动模大小确定为200x200x30

4.4 主要成型零件的工作尺寸的计算

计算按照以下公式进行计算：

LM=(L S + L SⅹS CP-3/4△)△S0

HM=(H S + H SⅹS CP-2/3△)△S0

lM=(l S +l SⅹS CP+3/4△)△S0

hM=(h S + h SⅹS CP+2/3△)△S0

C=(Cs+Scp)±△S/2

（1）、型腔的径向尺寸

l1＝40.22 0+0.51

l2＝25.120+0.51

（2）、型芯的径向尺寸

L1＝7.10-0.44

其余实际尺寸按收缩率3D实体（因为每个尺寸需要拔模斜度，计算取来相当繁琐）

4.5 成型零件的结构示意图

图4-1

五、推出机构的设计

推出机构的设计是注射成型其中的一个重要循环,塑件必须无误地从模具中脱出,完成脱出塑件的装置。

5.1 推出机构设计应遵循以下原则:

(1)推出机构应尽量布置在动模一侧。

(2)保证塑件推出不被损坏和良好的外观。

(3)机构简单,动作可靠。

(4)合模时准确复位。

5.2 脱模力

塑件较薄:P=12MPa

摩擦系数f 取中间值f=0.2

塑件取 a＝0.50

F脱=AxP x[fxcos(0.5)-sin(0.5)]= 4298N=4.3KN

式中:

P—塑件对型芯的单位面积上的包紧力(MPa)一般取8～12 MPa

A—塑件包容型芯的侧面积

f—塑件对钢的摩擦因数,一般取f=0.1～0.3

a—脱模斜度. 一般取0.50～10

5.3 推杆的结构的设计

在设计推出机构的时候要遵循以下原则:

（1）推出机构应尽量设计在动模一则。

（2）保证塑件不因推出而变形损坏。

（3）良好的塑件外观。

（4）机构简单动作可靠,平稳。

（5）合模时的准确复位。

5.4 推出形式的确定:

根据塑件的形状特点，确定模具型腔在定模部分，模具型芯在动模部分。塑件成型开模后，塑件与型芯一起留在动模一侧。该塑件的塑料有很好的弾性，可以采取强制脱模方式，但是需要较大的脱模力，故采用推板推出机构。

六、模架的确定

根据型腔的布局可看出，成型零件分布尺寸为40,又根据动模固定板侧壁最小厚度为30mm，再考虑到导柱，导套及连接螺钉布置应占的位置和推杆等多方面的问题进行确定。在Pro/ E的辅助下，选用标准模架，从而获得相关的板厚、孔距、和相关的尺寸大小。以下为模板的相关大小：

6.1 A板（定模固定板）

A板是定模板型腔固定板,塑件伸进A板高度为10mm,在模板上还有开设冷却水通

道,因此A板取25mm.

6.2 B板（动模固定板）

B板为型芯固定板,模仁固定部分长度约为15mm,因此B 板取30mm

6.3 C板垫块

考虑到推出距离、推板厚度和推杆固定板厚度：

垫块的厚度＝推出距离＋推板厚度＋推杆固定板厚度这里取80mm.

从上述中可知模架尺寸为:200x200x184mm

6.4 后续处理

在调用模架的程序中开固定动模孔。

七、注塑机的校核

7.1 最大注射量的校核：

V=80%V公＝140cm3大于塑件体积24cm3；

所以注塑量满足要求。

7.2 注射压力的校核：

P公=126MPa

查表得底密度聚乙烯的平均注射压力为65MP

P公大于材料的平均压力，所以注射压力满足要求。

7.3 开模行程的校核：

S公=270mm

需要的开模行程=S脱+S凝料+S塑件+（5~10）＝58mm

S公大于所需的开模行程

7.4 其他部分尺寸校核:

其他装模部分的相关尺寸也满足要因，因为是根据注塑机的相关参数来进行设计的，所以满足设计要求。如：浇口套，定位孔等。

八、导向机构的设计

因用了标准模架,模架本身带有导向装置,只需按模架规格选用即可。

8.1 导向总体设计

(1)导向零件应合理地均匀分布在模具的周围,其中心到模具边缘应具有足

够的距离,以保证模具强度,防止导套变形。

(2)模具导柱应安装在定模座上,导套安装在定模固定板、推件板和垫板上。

(3)为了保证分型面良好接触,导柱和导套在分型面处应设制有承削槽。

(4)合模时,应保证导向零件首先接触,避免凸模先进入型腔,导致模具损

坏。

(5)动定模采用配作加工,可保证同轴度。

8.2 导柱设计

(1)该模具采用带头导柱。

(2)导柱长度顺利取件和正常导向，长度为135mm。

(3)为了使导柱顺利进入导向孔,导柱的端部采用锥形的先导部分。

(4)导柱直径应根据模具尺寸确定,应保证有足够的抗弯强度。

(5)导柱的安装形式,导柱固定部分与定模座模板按H7/k6过渡配合,导柱

滑动部分按H7/f6的间隙配合。

(6) 导柱工作部分表面粗糙度为Ra=0.4μm。

(7) 导柱应具有坚强而耐磨的表面和坚韧不易折断的内芯,采用低碳钢经

渗碳淬火处理或T8A,T10A淬火后达45HRC以上。

8.3 导套设计

导套是用于与安装在模具上的导柱相配合,用以确定动

定模的相对位置,保证模具运动导向精度的圈套形零件。

(1)结构形式采用带头导套。

(2)导套的端面应倒圆角,导柱孔最好做在通孔,有利于排出孔内的气体。

(3)导套孔滑动部分接H7/f6间隙配合,表面粗糙度为0.4μm,导套外径

与模板一端采用H7/k6配合。