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1、南京铁道职业技术学院毕业论文题0:电吹风外壳模具设计作者：侯悦学号：431510101系：机械工程系专业：计算机协助设计与制造班级：10计和机协助设计与制造301指导者：，德山（教授）罗辉兵（工程师）评阅者：戴冠林（讲师）2013年6月毕业设计（论文）中文摘要电吹风外壳模具设计摘要在小型家用电潺行业中，塑料替代传统金属必定是大势所趋，全国的塑料制品运用率逐年提高，在家电行业制品中，外壳运用率将超过50%,而塑料模具的需求量也会得到明显提高.总的来说.塑料模具的应用潜力是不行低估的，设计合理的注理模具必将会受到市场欢迎。为r迎合人们不断增加的需求，模具制品必需变革生产方法，改进生产技术，引进新思
2、维。随着生活质量和水平的不断提高，电吹风日益贴近我们的生活。在熟识注塑模具设计的基本学问的基础上，对系统进行整体分析并设计出系统的总体框架,了解系统须要实现的功能，选择UG和ArroCAD作为设计工具。电吹风外壳设计主要内容共分为一下几个步骤：电吹风产品的结构设计、零件图、创新设计说明和优化设计、电吹风外壳分模、凹凸模的数控加工、毛坯的选择、零件工艺审查、工工艺路途的确定、刀具选择，加工方式和切削方式的确定、确定起刀点和换刀点和加工方法的缺点。电吹风外壳半模的CAM过程，产生刀具的路径，实体模拟加工，数控程序NC代码处理，实际加工模具并检测，对产品进行外观设计的改进或加工程序改进。关键词注塑模
3、具；电吹风外壳：塑料模具1绪论11.1选睡背景11.2设计内容12零件工艺技术分析错误!未定义书筌.2.1 塑件原材料特性22.2 塑件的结构和尺寸精度、表面质量分析23模具整体设计43.1 注装模具总体结构的确定43.2 选择注塑机型号及其参数43.3 施定分型面63.4 浇注系统的设计和选择73.5 模具成型部件的设计和计算83.6 排气系统的设计103.7 模架的确定和标准件的选择103.8 与型腔零件有关参数的校核U3.9 温度调整系统的设计123.10 推出机构（脱模）123.11 导向机构133.12 射机有关参数的校核133.13冷却系统设计错误!未定义书签.3.14注塑分析14
4、4模具装配及调试154.1装配154.2试模15结论17致谢18参考文献191 .年11.选JS背景本课题来源下企业，是关乎电吹风外壳的成型设计，该零件用于爱护吹风机的内部部件，并且在肯定程度上起到装饰作用。在小型家用电器的行业，塑料替代传统金属必是大势所趋，全国鳖料制晶的运用率逐年提高,在家电行业制品中外壳运用率将超过50%,而塑料模具的需求量也已经得到明显提裔。应当说，塑料模具的应用潜力是不行低估的，设计合理的注塑模具将受到市场普遍欢迎。现在的人对美的需求越来越大，电吹风是日常生.活中常常用到的东西，市场需求贵大，受欢迎程度会大大提升的.该课题可以检验学生平常的学习水平，对以后从事类似的工
5、作有肯定的指导与实践意义。12.设计内容电吹风外壳设计主要内容分为：电吹风产品的结构设计，零件图，创新设计说明和优化设计，电吹风外壳分模，凹凸模的数控加工过程，毛坯的选择，零件工艺的审杳，加工工艺路途的确定，刀具的选择，加工方式和切削方式确定，确定起刀点和换刀点，加工方法的缺点等、电吹风外壳半模的CAM过程，产生刀具路径，实体模拟加工，数控程序NC代码处理，实际加工模具，检测，对产品进行外观设计改进或加工程序改进等。吹风机外壳对于电吹风来说起到了装饰和爱护的作用，在设计过程中选材特别重要，既要耐热，乂要有肯定的美观性。要计算出其型芯、型腔等的正确数据，选择合适的注鳖机，对计算出的数据进行校核，
6、看是否正确,选择合适的模架等等。2 .零件工艺技术分析2.1 堂件的结构和尺寸精度、蒙面质分析塑件的结构该产品是吹风机的外壳，总长度183mm,高度2511un,宽度95mm,采纳台湾奇美公司生产的ARS塑料，成型收缩率约为04%-0.7%,该材料综合性能较好.冲击强度较高且化学稳定性和电性能良好。并可表面镀珞.喷漆处理，有着富抗冲、高耐压阻燃性能，柔韧性好的优点.比较适用手制作一般机械零件，减磨耐磨零件，传动零件以及电讯零件.，经计算其体积为29519cm,壁厚为2mm,侦星为30.995g.然后将吹风机外充三维图在UG中打开，此模具采纳侧浇口，模西腔的方法来成型。最大注塑压力为144即a,
7、如图2-1所图2-1塑件2.1.1, 尺寸精度该塑件的尺寸精度为1T3级。2.1.2, 塑件成型方法确定综上所述，该塑件的结构较简洁，且壁厚匀称，成型工艺性较好，可以采纳注射成型的方法生产。2.2 .塑件原材料特性此模具的制造材料是ABS.ABS的外观是不透亮呈象牙色的粒料,无毒，无味,吸水率低。其制品最终可看成各种颜色，并I1.具有90%的高光泽度。ABS的相对密度为1.05.BS同其它材料的结合性较好，易于进行表面印刷、涂层和镀层处理BS的班指数为18.2.属于易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，烧焦但不滴落，并散发出特别的肉桂味。ABS是一种粽合性能特别良好的树脂材料，在比较大的温度范用内具
8、较高的冲击强度和表面硬度,热变形温度比PA、PVCK,尺寸稳定性好，收缩率在04%0.8%范围内.极少出现塑后收缩，其临界表面张力为31.-38Mncm.ABS有良好的力学性能，孜冲击强度好，可在极低的温度下运用.且电绝缘性良好。3 .模具结构设计3.1 注扬模具总体结构的确定塑料模可以看成是由如下零件构成：成型零件、浇注系统、导向定位机构、推出机构、恻向分型抽芯机构、持气系统、冷却与加热装置、支承与固定零件。塑件体枳为V=29.519cmj,密度为p=1.05g/,质量为m=30.995g,塑件的总体尺寸属于小型，尺寸精度不高。为提高牛产效率，简化模具结构，降低模具生.产成本，采纳一模两腔、
9、成中心对称的排列方式。如下图3-1所示。图3-1奥件排列方式3.2 选择注塑机型号及其参数3.2.1,注射量的计算：塑件的体积为V=29.51.9w,塑件的质量为,=,W=30995g,此时流道凝料的体枳还未知，可按物件质量的0.6倍进行估算，所以：注射址为:m=1.6n,=1.6230.995=99.184g流道凝料的体积V=1.611V;=1.6x2x29.519=94.460&/图我3-1吹风机外克成型工艺卡片型件名称电吹风外克55件草图材料牌号ABS单件重量30.995g成型设备型号SZ1000/211每模件数21II成鞭工艺参数材料干燎干燥设备名称烘相F温度*c8Q85时间/h231
10、(成型过程料筒温度后段E150170中段/r165180i/.前段180200喷嘴/r170180J模具温度/C5080VJ时间注豺/S05保压/S2090冷却/s201200压力注射/MPa60100保压/MPa后处理湿度C时间Zmin3.2.2.锁模力的计算：数控程序NC代码处理流道凝料（包括浇口）在分型面上的的投影面枳为&，但在此时还是个未知数，依据阅历公式可得：A=（0.2-0.5）A31为每个塑件在分型面上的投影面枳），用0.35A进行估A=A+A?=+。.35A=1.35A=I.35X2x34075=92002.5”,上式中A=45x235=34075nun2查得塑件所需的注射压力
11、70T05Mpa,而型腔的平均压力是注射压力的30%65虬因塑件属薄壁鳖件，且其浇口为点浇口，压力损失比较大，所以要取大些，则%=90X60%=54MPaFm=APv=92002.5x54=496835N依据塑件体积和分析得到最大注塑压力，初选定海天注塑机SZ1000/ZH,理论注射量为145c11j,注塑压力为176MP,锁模力为100OKN.移模行程为310加，喷嘴球半径为12mm,喷嘴半径为4胸，拉杆内间距为365mm365三t.模具型腔数校核：0.6G-C0.6x146-29.519,=V-=29.519=2.352其中G注塑机公称注塑量，C一浇口和流道的总体枳，V一单个制品体积。依据
12、计算结果，实际锁模力小丁名义锁模力，符合实际要求。表3-2注果见参数螺杆直径Gm55模板的最小厚度Am150标称注射量/Cw145模板的m大厚度n360合模力/N1000000模板尺寸100X400注射压力Pa176拉杆空间11m365X365注射行程Gm310合模方式液压机械端杆转速/(r11m)0220电机功率KH11模板最大行程/mm670定位圈尺寸/画150喷嘴球半径mm12啮嘴孔真径/Hff1.8注射方式螺杆式最大成型面积c111800定位圈尺寸/画150注射时间/S23.3. 确定分型面本件要求外侧表面光滑，口下端外沿无浇口痕迹。为使塑件能从模具内取出，分型面的位置应设在鳖件断面最
13、大尺寸的部位。分型而尽量不要选择塑件光滑的外表面，避开影响塑件的外观质量。并且分型面核有利于塑件脱模，还要考虑到侧向轴拔距等诸多因素。该塑件的分型面应选分型面位于如下图3-2所示位置，这样凹模型腔整体加工成型后，型件外表面光滑，且较简洁脱模。3.4. 浇注系统的设计和选择3.4.1. 主流道的设计主潦道尺寸依据所选注塑机的喷嘴半径为4mm,则主流道的最小端尺寸为：d二注塑机喷嘴球直径+(05T)=4+=5mm为了便利将凝料从主流道中取出，遂将主流道设计成圆惟形，斜度为2,经过换.算得主流道大端直径为7.8廊，依据模架定模固定板和型腔固定板的厚度，确定主流道总长为82刖”分潦道和浇口的设计此产品
14、属于壳类零件，遂选择侧浇口。主潦道衬套的形式与浇口套相协作的定位圈结构如下图3-3所示图33定位圈主流道是熔体首先流经模具的部分,它的形态尺寸对塑料熔体的流淌速度与充模时间仃较大影响。由于主流道人口处与注射机喷嘴要反纪接触，所以极易损坏，因而材料的要求比较高。主流道设计为浇口套，采纳T1.OA,热处理为50HRC55HRC,如卜图3T所示图3-4浇11套3.4.2. 分流道的设计分流道布置分流道形态和截面尺寸因为聚乙烯的潦消性很好，所以选用加工性能较好的半圆形流道，杳表得d=10mm.分潦道表面粗糙度潦道的表面粗糙度的Ra要求较高，一般为0.816在此联16,浇口的设计由于塑件外观表面质量要求
15、较高，应当没有明显的烧口痕迹，因此采纳侧浇口的方式。注射行程校核杳得海天注塑机SZ100O/ZHO注射注射行程为310,浇注系统的长度为：73+50.5+38=161.5.=o1 3f6塑料收缩率的范围为：0.3%0.8%,则平均收缩率为：S=(Sni1.1.+S11111J100%=TX(0.3%+0.8%)X100%=0.55%故型芯的径向尺寸为：(设计尺寸参见零件图3-5所示)图3-5型芯型芯径向尺寸的计算:塑件基本尺寸为1.二蟆加明磨损地为4.模具型芯的基本尺寸为4=区+sSo,+(a*=207.5+207.5().55%+-().92型芯高度公式儿=(儿+/?,，+?)，2=(20+
16、20x0.55%+铲O.92)%3=20.7./，3.5.2.型腔型腔的径向尺寸计算：塑件的基本尺寸是磨损量是。，则塑件的平均尺寸是为4-：，模具电腔的基本尺J为/:.则模具型腔的平均尺寸为4+与。当型腔的平均磨损量是与时，要考虑，一到平均收缩率S,则可列出如下式：4+与+率=&-9+4-今Se对于中小型塑料制品来说，令=.。=，并将比其他各项小很多的TSw略去，则有彳1.m4型腔如图36所示标注制造公差后得到模具型腔的径向尺寸为1.w=(1.,+1.,Scp=(207.5+207.50.55%-0.92)；J4=208J01mw型腔的深度公式=(+5,-a)/2=(2O+2O0.55%-X0
17、.92产3=19.5/3，”加3. 5.3.中心距尺寸的计算塑件的上凸台之间、凹槽之间或凸台与凹槽之间的中心线距离称为中心距。由于中心距的公差是双向等值公差，同时磨损结果不会使中心距尺寸发生改变，在计算时不考虑磨损地，因此塑件上的中心距基本尺Jg和模具上的中心距基本尺寸CU都是平均尺匕中心距尺寸公式为：Q=(I+S,)C寺=(I+O55%)x1.45=145.80.15”3.6. 择气系统的设计该塑件为中型逆件，可用顶针与模板之间的间隙排气，其间隙为0.030.05m。3.7. 模架的确定和标准件的选择由前面型腔大布巴以及相互的位现尺寸，依据成型零件尺寸结合模架标准架，选用结构形式为HASC(
18、1.E型，模架尺寸为346X396的标准模架，符合要求.如下图3-7图3-7模架3.8. 与型腔零件有关参数的校核（1）型边缘距离的校核校核合格。引为模腔材料的许用应用，杳Cr1.2MoV的许用应力为245MPaP为型腔的平均压力腔底板厚度的校核=25“(38火?模具闭合高度的校核计算模具闭合高度为:hh1+h2+h3+h+h5+h6=27+46+27+27+66+27=22()rnn查SZ1.O（X）/ZH得”3=360”.HS=120vn,即模具满意HmnHHmm的安装要求。177mm,能满意注射机的开模要求。3.9. 温度调赘系观的设计查表得ABS成型时所需的温度为50-80C,故设此模
19、具的温度为60C。冷却水体枳流量=8.4IO/min0.1656.41.02PC(Qt-Q2)IO54.187x(26.5-23.5)冷却水管直径为了使水始终处于湍流状态，杳表得d=3三m.冷却水在管道内的流速为由式444X8.4XIO,UIQ.V=-2V=19.8ms前3.1.4x(n)26()/JKA-*大于最低流速1.10ms,可以达到湍流状态，管道直径选用合理。冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数查表f=7.22(水温为30C时)，因此/=死华e=3加叱”。7.72严=梯货kj.C)冷却管道的总传热面积=0.02166W八60Wa6()x0.1653x6.4X102h&Q19532x(
20、40-265+23.5)=21665/n/n23.10. 推出机构(脱横)3. 10.1.推出机构形式的确定推出机构是把塑件及浇注系统从皇腔中或型芯上脱出来的机构。按推出元件类别分为：推杆推出机构、推杆推出机构、推件板推出机构。此塑件采纳顶杆推出，推杆设计在塑件的台阶，每个塑件由6根推杆推出，其结构如装配图所示。顶杆如图3-8所示.图3-8顶杆3.10. 2.脱模力的计算F,=10zE(7-1-7；)z=100.41.20.9(75-60)220.7=8942.4N，一脱模力系数&一塑料的线性膨胀系数E-在脱模温度F.塑料的抗拉弹性模量7；一塑料的软化温度7, 一脱模时塑件的温度/一墩件的厚度
21、打一型芯脱模方向高度3.10. 3.脱模力的校核查SZ1.OOO/ZH的顶出力为12KM8.9424KN2,型腔数目校核合格:注射压力校核合格。3.12. 射机有关数的校核3.12.1.型腔数量的校核注射机的额定注射量校核模具的型腔数量:、0.8匕-匕0.81.(X)0-0.629.51.9it-=V.29.519匕一为系统凝料和飞边所需的体积,匕一为每个塑件的体积，匕-为注射机的额定注射量。3.12.2.注射压力的校核8NAR=1.3x90=I17(176式中K为注射压力平安系数，一般为1.25-1.4。3. 12.3.锁模力的校核F=P(nA+B)=34.2(210740+0.351074
22、0)=863KN900KN式中F一分盘面上的张开力，P一型腔内熔体的平均压力，A-每个制品在分型面上的投影面积，B一流道和浇口在分型面上的投影面积，K为锁模力平安系数，般取1.11.2。其他尺寸的校核只有待模架选定，结构尺寸确定后才可进行。3.13. 注塑分析3. 13.1.流淌分析从流淌分析来看(如图3-10所示)，在注塑过程中始终存在气穴和熔接痕，主要缘由是ABS材料吸湿性较强，材料塑化时含较多水分，致成型时存在气孔和熔接痕，解决方法是材料在塑化之前需进行肯定的干燥处理4h,使水分含量保持在0.2%以内。同时在模具设计时加入排气系统设计，削诚气孔和熔接痕。由于气穴和熔接痕出现的位置接近,可
23、在此位凫设计定出装置，便于排气。（八）气穴:(b)熔接痕；(C)川气孔：图3-10排气系统4. 13.2.翅曲变形分析题曲是由收缩改变过而大引起的制件缺陷，般状况下，导致收缩改变过大缘由有3个：不同区域的收缩不匀称、冷却不匀称和分子不匀称。从分析结果看，其翘曲变形的最大值为0.17mm,其中由于冷却引起的变形很小，是3X1Om,由于收缩时产生的变形为0.17mm,因此这是收缩时引起翘曲的主要修由。5. 模具装配及调试5.1. 装配机械装配即依据设计的技术要求实现机械零件或者部件的连接，把机械零件或部件组合成机器.装配是机器制造的重要环节，是不行或缺的此模具是单分型面注射模模具，也称作二板式注射
24、模具，它具注射模具中最简洁的结构形式。模具装配，就是把他们的组成零件按图纸的要求连接或固定起来，成为各种组件、部件。圾终将全部、零件、组件和部件全部连接或固定起来后成为模具，并能够生产出合格制品的整个过程.在这个装配过程中，既要保证能协作零件的协作精度，又要保证零件与零件之间的位置精度.另外，对下具有相对运动的零部件，还必需保证它们之间的运动精度。因此冲压模具装配精度的凹凸及质信的好坏，会干脆影响到制件的生产能否正常进行，同时还会影响制件的尺寸精度以及生产成本。导柱、导套与模板之间股是过盈协作,装配时可采纳手动压力机将导柱压入动模板的导柱孔，复位机构的装配星位杆与固定板一般运用过度协作。模架的
25、装配比较的简洁，用螺钉将装有导套的定模板连接起来即可。5.2. 试模武模指在产品开发和制造流程中，在产品完成模具制作后、批珏生产前进行的测试注塑步骤。模具在制造完成全部配件并装配完毕后，需通过实际的注塑并得到注塑样品，然后得通过样品检测才能确定模具的制作是否完全符合设计的要求。在装配完成之后，在交付生产时试模，目的是检查模具在设计制造时候是否存在缺陷,若有，则要解除；对模具成型工艺条件进行试验这样有利于模具成型工艺的确定和提高。其工作原理是：在合模时，在导柱和导套的导向定位下，动模和定模会闭合。型腔是由定模板上的凹模与固定在动模板上的凸模组成的，并且由注射机合模系统供应的锁模力锁紧，随后注射机
26、起先注射，塑料熔体经定模上的浇注系统能够进入型腔，待熔体充溢型腔并经过保压、补缩和冷却定型的过程后开模。开模时，注射机合模系统会带动动模后退，并且模具从动模和定模分型而分开，这时塑件包在凸模上随动模起后退，同时，动模移动肯定距离后，注射机的顶杆会接触推板，随即推出机构起先动作，使推杆将塑件从凸模中推出，使聚件与浇注系统凝料一起从模具中落下，至此已经完成一次注射过程。合模时,推出机构靠更位杆复位.并打算下一次注射。模架结构如图4-1所示。装配图如图4-1所示。图4-1装配图1一上模座,2一型腔冏定板.3一型芯囚定板,4一支撑板，5一垫块,6-推件板,7-顶杆固定板.8一动模座板，9一下模座板，1
27、。一固定块，11一螺钉，12导柱，13呼套，14一浇口套，15一定位圈,16螺钉，17一限位钉，18冷却水孔，19一鞭腔，20一型芯，21一顶杆，22一螺钉.结论利用各种CAD、UG软件优势，在设计前将产品设计、模具设计、试验综合全面考虑，会大大削减因设计不合理造成的时间延误，增加了设计的可信度，达到避开了设计缺陷.缩短了开发周期的目的。在这里，注射成型工艺分析过程和应用探讨是个涉及较多工艺参数的应用性课题，其中我对某些参数的探讨和认识还存在肯定的误区和不足，对很多工艺相关性方面还得做进一步的探讨和探究。这个课题的难点在于该零件的曲面较多，分模时会比较困难。本次设讦与我以前所做的课程设计有很多
28、不同。在此次设计中，核心零件都是基FUG的优化模块来实现优化设计，这是在详细方法上对于传统设计的革命.传统设计计算繁琐，重熨率较高，尤其是在试凑计算时对阅历要求较高。优化设计只须要确定设计变量、确立优化目标、定好约束条件，然后就可以由计算机去完成困难的迭代计算。由于平常学的内容较多，在短时间内完成吹风机外壳的设计，所以有很多细微环节和较深刻的问题我没有考虑周全，产品本身可能会存在一些问题和缺陷，可能是自己都没有发觉到的”虽然这次毕业设计不是很完备，但是我也从这一套过程中学习r关丁模具设计的基本方法和思路,为我以后的学习和工作打下了一个很好的基础.信任以后自己在模具上的设计会更加的完备。毕业设计
29、已经接近尾声，这也意味着我的高校牛活就要结束了，三年一晃而过，回首走过的岁月，倍感充溢，当我做完毕业设计的时候，心中既有如释或负的感觉，同时也感慨良多。首先我想要感谢我的指导老师以及在毕业设计中帮助过我的老师.在整个设计过程中您蜴予了我很多帮助和建议。每次遇到难题，我最先想到的就是向指导老师寻求帮助。其次我要感谢学校里教我的老师，你们在过去的近三年时间里为我打卜了坚实的基础我才得以有今日的成果。最终，还要感谢与我同组的同学，我在设计的时候常常和他们探讨，有些小问题在组内就得到了解决。这次的毕业设计，对手培育我们理论联系实际的设计思想：训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论，结合生产实际反系和
30、解决工程实际问题的实力：巩固、加深和扩展有关机械设计方面的学问等方面有重要的作用。做毕业设计是一次再系统学习的过程，毕业论文的完成，同样也意味着新生活的起先。希望大家在将来的生活中接着追逐坡初的幻想，永不放弃。参考文献成剑鹤，于云程.冷冲压工艺与模具设计M北京：机械工业出版社,2(X)9.2康俊远,冷冲压工艺与模具设计M1.北京：北京理工高校出版社，2007.胡建新.模具数控加工IM1.成都：电子科技高校出版社，2(X)8.4郑展.冲压工艺与模具设计M.北京：机械工业出版社，2008.孙凤勤.模具制造工艺与设备M.北京：机械工业出版社，2(X)4.李云程,模具制造技术M北京：机械工业出版社，2
31、007.刘万菊.数控加工工艺与编程M.北京：机械工业出版社，2(X)7.网成虹,江秉华,王静.模具制造技术M.北京：机械工业出版社,2010.|9|浦艳敏.数控跣床刀具半径补偿的分析与应用(科学技术与工程.2009.(23)：7126-7129.UO汪德山.多工位连续模的排样设计叫.机械工程师,2010,(12)：123-125.I1.1.黄国权.数控铳床图形编程系统探讨J组合机床与自动化加工技术，2(X)2.()2)：16-17.刘华伟,田福祥,张骞.精空垫片精冲模设计J模具技术,201006):9-10+38.113)由秀,张金辉.底座鳖压模设计J模具技术，2010(06):28-30.14)陈艳辉,马国亭.汽车拉伸模设计要点JJ模具制造，2010(I1.):25-30.15J徐善状.夹头垫片冲孔落料更合模设计J模具制造，2010(11):16-19.
