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哈 爾 濱 工 業(yè) 大 學 華 德 應 用 技 術 學 院 畢 業(yè) 設 計 論 文 中 期 報 告 題 目 散熱風扇支架注射模設計 系 部 材料工程系 專 業(yè) 材料成型及控制工程 學 生 趙佳輝 學 號 1089522120 班 號 0895221 指導教師 朱斌海 中期報告日期 2011 年 11 月 23 日 哈工大華德學院 說 明 一 中期報告應包括下列主要內容 1 論文工作是否按開題報告預定的內容及進度安排進行 2 目前已完成的研究工作及結果 3 后期擬完成的研究工作及進度安排 4 存在的困難與問題 5 如期完成全部論文工作的可能性 二 中期報告由指導教師填寫意見 簽字后 統(tǒng)一交所在院 系 保存 以備檢查 指導教師評語 指導教師簽字 檢查日期 畢業(yè)設計 論文 中期報告 一 論文工作是否按開題報告預定的內容及進度安排進行 1 1 目前的論文工作已按照開題報告預定的內容及進度進行了安排 二 目前已完成的研究工作及成果 2 1 塑件模型建立 2 1 1 模 型 3D 圖 模 型 繪 制 3D 圖 采 用 PTC 公 司 的 產 品 Pro ENGINEER Wildfire 3 0 最 終 繪 制 出 來 的 3D 結 構 圖 2 1 所 示 圖 2 1 塑 件 模 型 3D 圖 2 1 2 塑 件 2D 圖 及 其 技 術 條 件 模 型 2D 圖 繪 制 采 用 Autodesk 公 司 的 產 品 AutoCAD2006 最 終 繪 制 出 來 的 2D 結 構 圖 2 2 所 示 圖 2 2 塑 件 模 型 2D 圖 1 塑 件 精 度 等 級 及 尺 寸 公 差 塑 件 采 用 的 精 度 等 級 為 5 級 精 度 部 分 尺 寸 的 公 差 標 注 如 圖 2 2 所 示 2 塑 件 的 表 面 質 量 該 塑 件 要 求 外 形 美 觀 色 澤 鮮 艷 外 表 面 沒 有 斑 點 及 熔 接 痕 粗 糙 度 可 取 0 4Ram 1 2 2 塑件參數設計 2 2 1 材 料 選 擇 通 常 選 擇 塑 件 的 材 料 依 據 是 它 所 處 在 的 工 作 環(huán) 境 及 使 用 性 能 的 要 求 以 及 原 材 料 廠 家 提 供 的 材 料 性 能 數 據 對 于 常 溫 工 作 狀 態(tài) 下 的 結 構 件 來 說 要 考 慮 的 主 要 是 材 料 的 力 學 性 能 如 屈 服 應 力 彈 性 模 量 彎 曲 強 度 表 面 硬 度 等 該 塑 件 為 一 般 的 零 件 屬 于 圓 盤 類 沒 有 特 別 的 要 求 根 據 以 上 的 依 據 選 擇 材 料 ABS 為 塑 料 件 的 材 料 5 ABS 塑 料 化 學 名 稱 丙 烯 腈 丁 二 烯 苯 乙 烯 共 聚 物 英 文 名 稱 Acrylonitrile Butadiene Styrene 比 重 1 05 成 型 收 縮 率 0 4 0 7 3 gm 成 型 溫 度 200 240 干 燥 條 件 80 90 2 C C h 特 點 1 綜 合 性 能 較 好 沖 擊 強 度 較 高 化 學 穩(wěn) 定 性 電 性 能 良 好 2 與 372 有 機 玻 璃 的 熔 接 性 良 好 制 成 雙 色 塑 件 且 可 表 面 鍍 鉻 噴 漆 處 理 3 有 高 抗 沖 高 耐 熱 阻 燃 增 強 透 明 等 級 別 4 流 動 性 比 HIPS 差 一 點 比 PMMA PC 等 好 柔 韌 性 好 成 型 特 性 1 無 定 形 料 流 動 性 中 等 吸 濕 大 必 須 充 分 干 燥 表 面 要 求 光 澤 的 塑 件 須 長 時 間 預 熱 干 燥 80 90 3h C 2 宜 取 高 料 溫 高 模 溫 但 料 溫 過 高 易 分 解 分 解 溫 度 為 270 對 精 度 較C 高 的 塑 件 模 溫 宜 取 50 60 對 高 光 澤 耐 熱 塑 件 模 溫 宜 取 60 80 3 如 需 解 決 夾 水 紋 需 提 高 材 料 的 流 動 性 采 取 高 料 溫 高 模 溫 或 者 改 變 入 水 位 等 方 法 4 如 成 形 耐 熱 級 或 阻 燃 級 材 料 生 產 3 7 天 后 模 具 表 面 會 殘 存 塑 料 分 解 物 導 致 模 具 表 面 發(fā) 亮 需 對 模 具 及 時 進 行 清 理 同 時 模 具 表 面 需 增 加 排 氣 位 置 ABS 樹 脂 是 目 前 產 量 最 大 應 用 最 廣 泛 的 聚 合 物 它 將 PS SAN BS 的 各 種 性 能 有 機 地 統(tǒng) 一 起 來 兼 具 韌 硬 剛 相 均 衡 的 優(yōu) 良 力 學 性 能 ABS 是 丙 烯 腈 丁 二 烯 和 苯 乙 烯 的 三 元 共 聚 物 A 代 表 丙 烯 腈 B 代 表 丁 二 烯 S 代 表 苯 乙 烯 ABS 工 程 塑 料 一 般 是 不 透 明 的 外 觀 呈 淺 象 牙 色 無 毒 無 味 兼 有 韌 硬 剛 的 特 性 燃 燒 緩 慢 火 焰 呈 黃 色 有 黑 煙 燃 燒 后 塑 料 軟 化 燒 焦 發(fā) 出 特 殊 的 肉 桂 氣 味 但 無 熔 融 滴 落 現 象 ABS 工 程 塑 料 具 有 優(yōu) 良 的 綜 合 性 能 有 極 好 的 沖 擊 強 度 尺 寸 穩(wěn) 定 性 好 電 性 能 耐 磨 性 抗 化 學 藥 品 性 染 色 性 成 型 加 工 和 機 械 加 工 較 好 ABS 樹 脂 耐 水 無 機 鹽 堿 和 酸 類 不 溶 于 大 部 分 醇 類 和 烴 類 溶 劑 而 容 易 溶 于 醛 酮 酯 和 某 些 氯 代 烴 中 ABS 工 程 塑 料 的 缺 點 熱 變 形 溫 度 較 低 可 燃 耐 候 性 較 差 用 途 適 于 制 作 一 般 的 機 械 零 件 磨 耐 磨 零 件 盤 體 車 配 件 日 用 品 管 材 及 文 具 等 2 2 2 塑 件 收 縮 率 根 據 以 上 選 用 的 材 料 為 ABS 查 相 關 資 料 可 知 ABS 的 收 縮 率 為 0 004 0 007 由 公 式 2 1 求 出 ABS 平 均 收 縮 率 2 1 maxin 2cp 式 中 塑 料 的 平 均 收 縮 率 cpS 塑 料 的 最 大 收 縮 率 max 塑 件 的 最 小 收 縮 率 in 計 算 如 下 maxin 2cpS 0 7 4 5 2 2 3 塑 件 的 壁 厚 一 般 說 來 塑 件 的 厚 度 越 厚 就 越 能 滿 足 產 品 的 強 度 和 剛 度 的 性 能 要 求 但 是 從 塑 件 的 成 型 過 程 看 來 塑 件 的 壁 厚 越 厚 冷 卻 的 時 間 就 越 長 整 個 塑 件 的 成 型 周 期 就 要 延 長 提 高 了 生 產 的 成 本 降 低 了 生 產 的 效 率 同 時 塑 件 的 壁 厚 越 厚 收 縮 率 就 增 大 這 樣 使 的 得 產 品 的 尺 寸 不 穩(wěn) 定 性 增 加 降 低 了 產 品 的 質 量 因 此 產 品 的 厚 度 必 須 得 適 中 根 據 材 料 的 的 特 性 查 閱 相 關 的 資 料 查 得 ABS 制 品 的 壁 厚 通 常 為 1 1 2 1 5 2 2 5 3 6 m 12 本 次 設 計 中 塑 件 的 壁 厚 為 6 2 2 4 塑 件 的 拔 模 斜 度 拔 模 斜 度 是 為 了 便 于 脫 模 防 止 塑 件 表 面 在 脫 模 時 劃 傷 擦 毛 在 設 計 塑 件 表 面 沿 脫 模 方 向 應 具 有 合 理 的 脫 模 斜 度 塑 件 的 脫 模 斜 度 大 小 跟 塑 件 的 性 質 收 縮 率 摩 擦 因 素 塑 件 的 壁 厚 和 幾 何 形 狀 有 關 在 設 計 時 可 以 參 考 一 些 資 料 來 確 定 塑 件 的 脫 模 斜 度 一 般 以 塑 件 的 材 料 為 選 擇 依 據 而 ABS 塑 料 的 脫 模 斜 度 為 本 設 計 選 擇 的 脫 模 斜 度 為40 12 1 2 2 5 分 型 面 的 設 計 選 擇 分 型 面 是 為 了 便 于 塑 件 的 脫 模 和 簡 化 模 具 結 構 該 塑 件 因 為 壁 薄 故 應 采 用 點 澆 口 形 式 進 料 采 用 點 澆 口 時 為 了 能 取 出 流 道 凝 料 應 使 用 三 板 式 雙 分 型 面 模 具 2 2 6 確 定 型 腔 數 量 以 及 排 列 方 式 本 次 模 具 設 計 采 用 的 是 一 模 兩 腔 型 腔 的 分 布 如 圖 2 3 所 示 圖 2 3 型 腔 分 布 圖 3 1 注塑設備選擇 選 取 注 射 機 型 號 為 具 體 參 數 如 表 3 1 60 4SZ 表 3 1 注 塑 機 參 數 理 論 容 量 ShotSize Theoretical cm60 注 塑 速 率 Injection Rate gs70 塑 化 能 力 Plasticizing Capacity 35 注 塑 壓 力 Injection Pressure Mpa180 鎖 模 力 Clamp Tonnage KN400 移 模 行 程 Toggle Stroke m250 最 大 模 厚 Max Mold Height 250 最 小 模 厚 Min Mold Height m150 噴 嘴 球 半 徑 Spray nozzle 10 噴 嘴 口 孔 徑 Aperture nozzle 3 3 2 注塑機重要參數校核 3 2 1 注 塑 容 量 校 核 注 塑 機 標 準 規(guī) 定 以 容 量 計 算 時 必 須 使 得 在 一 個 注 塑 成 型 周 期 內 所 需 的 注 塑 塑 料 熔 體 的 容 量 在 注 塑 機 額 定 注 塑 量 的 80 內 也 就 是 3 1 V 塑 注 式 中 注 塑 機 最 大 注 塑 容 量 V注 3cm 成 型 塑 件 與 澆 注 系 統(tǒng) 體 積 的 總 和 塑 3c 為 最 大 注 塑 容 量 的 利 用 系 數 0 8 計 算 如 下 3 2 2V 塑 流模 63 01 458cm 式 中 成 型 塑 件 的 體 積 乘 以 2 是 因 為 本 次 的 模 具 是 一 模 兩 腔 V模 澆 注 系 統(tǒng) 中 主 流 道 分 流 道 澆 口 冷 料 穴 的 體 積 和 流 所 以 注 3 V8 0 塑 812 35 62 3cm 3 而 注 塑 機 的 注 塑 容 量 為 60 所 以 注 塑 機 的 注 塑 容 量 符 合 要 求 cm 3 2 2 鎖 模 力 校 核 當 高 壓 的 塑 料 熔 體 充 滿 型 腔 時 會 產 生 一 個 沿 注 塑 機 軸 向 的 很 大 的 推 力 T推 其 大 小 等 于 制 件 與 澆 注 系 統(tǒng) 在 份 型 面 上 的 垂 直 投 影 之 和 乘 與 型 腔 內 塑 料 熔 體 的 平 均 壓 力 該 推 力 應 該 小 于 注 塑 機 額 定 的 鎖 模 力 否 則 在 注 塑 成 型 時 會 因 鎖 模T合 不 緊 而 發(fā) 生 溢 邊 跑 料 現 象 型 腔 內 塑 料 熔 體 的 推 力 可 按 下 式 計 算T推 N 3 4 0Akp 推 式 中 型 腔 內 塑 料 熔 體 沿 注 塑 機 軸 向 的 推 力 T推 N 塑 料 與 澆 注 系 統(tǒng) 在 分 型 面 上 的 投 影 面 積 A 2m 壓 力 損 耗 系 數 取 0 4 k 注 塑 壓 力 0p 計 算 如 下 1844 96A 180p0Tk 推 3287 1 N 也 就 是 型 腔 內 的 塑 料 熔 體 沿 注 塑 機 軸 向 的 推 力 為 133 而 注 塑 機 的 鎖 模K 力 為 400 所 以 注 塑 機 的 鎖 模 力 符 合 要 求 KN 3 2 3 開 模 行 程 校 核 模 具 開 模 后 為 了 能 取 出 塑 膠 件 要 求 有 足 夠 的 開 模 距 離 本 次 模 具 使 用 的 注 塑 機 的 開 模 行 程 是 給 定 的 不 受 模 具 厚 度 的 影 響 當 模 具 的 厚 度 變 化 時 可 由 其 調 模 裝 置 調 整 只 要 使 得 注 塑 機 最 大 開 模 行 程 大 于 模 具 所 需 的 開 模 距 離 就 符 合 注 塑 的 要 求 即 3 5 maxS 式 中 注 塑 機 最 大 開 模 距 離 maxS 模 具 所 需 的 開 模 距 離 SmS5 也 就 是 所 以 注 塑 機 的 鎖 模 力 符 合 要 求 max 3 3 模架選擇 根 據 型 腔 排 列 的 方 式 以 及 初 步 確 定 的 壁 厚 選 擇 模 架 A4 型 系1602 列 其 結 構 以 及 一 些 重 要 尺 寸 如 圖 3 1 3 2 所 示 圖 3 1 模 架 尺 寸 1 圖 3 2 模 架 尺 寸 2 4 1 主流道設計 4 1 1 澆 口 套 設 計 為 了 便 于 澆 注 凝 料 從 主 流 道 取 出 主 流 道 采 用 的 圓 錐 孔 澆 口 套 與 注2 塑 機 噴 嘴 嘴 頭 的 接 觸 球 面 必 須 吻 合 注 塑 機 的 噴 嘴 是 球 面 其 半 徑 SR 是 固 定 的 為 了 澆 口 套 端 面 的 凹 球 面 與 注 塑 機 的 端 凸 球 面 接 觸 良 好 一 般 取 半 徑 10 4 1 12 rSRm 式 中 主 流 道 入 口 凹 坑 球 面 半 徑 rS 噴 嘴 球 半 徑 SRm 在 此 次 設 計 中 所 以 而 澆 口 套 的 圓 錐 孔10 21rSRm 的 小 端 直 徑 d 應 該 大 于 噴 嘴 內 孔 直 徑 1d 4 2 5 由 注 塑 機 的 參 數 可 以 看 到 所 以 澆 口 套 的 端13m 14dm 面 凹 球 深 度 23L 澆 口 套 的 尺 寸 如 圖 4 1 所 示 圖 4 1 澆 口 套 尺 寸 4 1 2 澆 口 套 的 固 定 形 式 本 次 設 計 中 澆 口 套 與 注 塑 機 定 位 孔 采 用 過 盈 配 合 207 6Hs 4 2 分流道設計 4 2 1 分 流 道 的 形 狀 分 流 道 的 截 面 形 狀 常 用 的 有 圓 形 梯 形 和 矩 形 其 中 圓 形 截 面 的 分 流 道 效 率 最 高 也 就 是 分 流 道 流 過 相 同 的 塑 料 流 量 其 分 流 道 的 內 表 面 積 最 小 這 樣 可 以 減 少 注 塑 過 程 中 散 熱 面 積 即 熔 料 的 溫 度 降 低 最 小 同 時 使 得 摩 擦 力 變 小 減 少 壓 力 損 失 其 缺 點 就 是 制 造 起 來 比 較 麻 煩 因 為 它 必 須 將 分 流 道 分 設 在 模 板 的 兩 側 在 對 合 時 容 易 產 生 錯 口 現 象 當 分 型 面 為 平 面 時 候 常 采 用 圓 形 截 面 流 到 本 次 設 計 中 分 型 面 非 平 面 采 用 圓 形 截 面 分 流 道 加 工 困 難 故 采 用 效 率 較 高 的 梯 形 截 面 分 流 道 10 4 2 2 分 流 道 的 布 局 本 次 模 具 設 計 為 一 模 兩 腔 分 流 道 的 布 局 對 塑 料 件 的 成 型 影 響 也 較 大 的 由 于 前 面 已 經 將 型 腔 的 布 局 確 定 設 計 分 流 道 的 布 局 既 要 跟 型 腔 的 布 局 協(xié) 調 同 時 還 應 該 注 意 一 些 分 流 道 布 局 的 設 計 要 點 分 流 道 和 型 腔 的 分 布 原 則 是 排 列 緊 湊 間 距 合 理 應 該 采 用 軸 對 稱 或 者 中 心 對 稱 使 其 平 衡 盡 量 縮 小 成 型 區(qū) 域 的 總 面 積 最 好 使 型 腔 和 分 流 道 在 分 型 面 上 的 總 投 影 面 積 的 幾 何 中 心 和 鎖 緊 力 的 中 心 重 合 在 可 能 的 情 況 下 分 流 道 的 長 度 盡 可 能 的 縮 短 以 減 少 壓 力 損 失 避 免 模 體 壓 力 過 大 的 影 響 成 本 在 多 型 腔 模 具 中 各 型 腔 的 分 流 道 長 度 應 該 盡 量 相 等 以 達 到 注 塑 時 壓 力 傳 遞 的 平 衡 分 流 道 的 布 局 如 圖 4 2 分 流 道 長 度 短 對 稱 分 布 圖 4 2 分 流 道 布 局 4 2 3 分 流 道 的 長 度 根 據 分 流 道 的 布 局 大 概 的 可 以 測 量 出 分 流 道 的 長 度 總 長 65Lm 4 3 澆口設計 本 次 設 計 采 用 的 澆 口 為 點 澆 口 其 優(yōu) 點 是 澆 口 位 置 能 靈 活 地 確 定 澆 口 附 近 變 形 小 多 型 腔 時 采 用 點 澆 口 容 易 平 衡 澆 注 系 統(tǒng) 對 于 投 影 面 積 大 的 塑 件 或 易 變 形 的 塑 件 采 用 多 個 點 澆 口 能 夠 取 得 理 想 的 效 果 適 用 一 模 多 腔 的 模 具 4 3 1 點 澆 口 的 尺 寸 根 據 經 驗 的 數 據 一 般 的 點 澆 口 直 徑 常 為 0 5 1 8 這 里 選 1 澆 口m 的 長 度 常 為 0 5 2 這 里 選 2 m 4 3 2 澆 口 位 置 的 選 擇 本 次 設 計 澆 口 位 置 的 選 擇 如 圖 4 3 所 示 圖 4 3 澆 口 位 置 示 意 圖 4 4 冷料穴和鉤料脫模裝置 采 用 拉 桿 式 鉤 料 裝 置 由 冷 料 穴 和 拉 料 桿 組 成 在 冷 料 穴 的 底 部 設 有 一 拉 料 桿 拉 料 桿 固 定 在 型 腔 板 上 一 次 分 型 依 靠 拉 料 桿 抽 出 主 流 道 凝 料 其 基 本 形 狀 如 圖 4 4 所 示 采 用 帶 球 形 頭 的 冷 料 穴 其 中 冷 料 穴 的 直 徑 要 比 主 流 道 的 稍 大 主 流 道 末 端 的 半 徑 大 約 為 5 所 以 冷 料 穴 的 直 徑 設 為 6 此mm 處 的 拉 料 桿 直 徑 為 4 圖 4 4 拉 料 桿 形 狀 示 意 圖 5 1 型腔的設計 采 用 整 體 式 型 腔 也 就 是 由 整 塊 材 料 加 工 而 成 的 型 腔 整 體 式 型 腔 的 優(yōu) 點 是 強 度 和 剛 度 相 對 較 高 且 不 易 變 形 對 塑 件 的 上 表 面 不 會 產 生 拼 模 縫 的 痕 跡 缺 點 為 切 削 量 大 模 具 成 本 高 同 時 給 熱 處 理 和 表 面 處 理 帶 來 一 定 的 困 難 8 型 腔 的 外 形 尺 寸 為 256m 5 2 型芯的設計 本 次 設 計 塑 件 中 共 有 三 個 孔 兩 個 的 直 孔 和 一 個 階 梯 孔 故 需 要 兩 個2 8 直 型 芯 和 一 個 階 梯 型 芯 成 型 型 芯 的 徑 向 和 高 度 尺 寸 計 算 如 下 5 2 1 型 芯 的 徑 向 尺 寸 型 芯 徑 向 尺 寸 計 算 公 式 5 1 0mscpzllSx 式 中 型 芯 徑 向 基 本 尺 寸 ml m 塑 件 內 形 尺 寸 s 塑 料 的 平 均 收 縮 率 cpS 修 正 系 數 取 3 4 x 塑 件 的 公 差 m 型 芯 制 造 公 差 取 3 z 大 型 芯 徑 向 尺 寸 計 算 如 下 0111mscpzllSx 06 4 8 35 9 06 84 小 型 芯 徑 向 尺 寸 計 算 如 下 0222mscpzllSx 0 5 8 53 16 4 0 594 5 2 2 型 芯 的 高 度 尺 寸 型 芯 高 度 尺 寸 計 算 公 式 5 2 0 mscpzhSx 式 中 型 芯 高 度 基 本 尺 寸 mh 塑 件 高 度 基 本 尺 寸 s 塑 料 的 平 均 收 縮 率 cpS 修 正 系 數 取 2 3 x 塑 件 的 公 差 m 型 芯 制 造 公 差 取 3 z 階 梯 型 芯 高 度 尺 寸 計 算 如 下 0111 mscpzhSx 0 127 52 3 01 368 0222 mscpzhSx 0 50 5 6 3 1 型 芯 尺 寸 如 圖 5 1 5 2 所 示 圖 5 1 階 梯 型 芯 尺 寸 圖 5 2 直 型 芯 尺 寸 5 3 鑲件的設計 鑲 件 位 置 放 在 定 模 板 上 其 尺 寸 形 狀 如 圖 5 3 所 示 圖 5 3 鑲 件 形 狀 及 尺 寸 5 4 加工工藝方案制訂 塑 料 模 具 的 加 工 方 法 大 體 上 可 以 分 為 切 削 機 床 加 工 鉗 加 工 和 特 殊 加 工 三 大 類 切 削 機 床 加 工 是 指 采 用 不 同 的 切 削 機 床 如 車 床 銑 床 磨 床 等 進 行 粗 加 工 或 精 加 工 等 鉗 加 工 是 指 采 用 銼 鏟 研 等 手 工 措 施 去 除 切 削 機 床 所 預 留 的 加 工 余 量 將 模 具 半 成 品 加 工 成 符 合 藍 圖 的 要 求 尺 寸 形 狀 以 及 表 面 粗 糙 度 的 合 格 零 件 并 通 過 組 裝 總 裝 成 符 合 要 求 的 模 具 當 模 具 零 件 使 用 普 通 機 床 或 人 工 的 傳 統(tǒng) 的 方 法 很 難 加 工 或 者 耗 時 很 大 時 則 往 往 采 用 特 殊 加 工 的 方 法 如 電 火 花 線 切 割 以 及 等 9 5 4 1 型 腔 加 工 工 藝 方 案 表 5 1 型 腔 的 加 工 工 藝 方 案 工 序 內 容 設 備 1 銑 削 端 銑 坯 料 的 六 個 端 面 銑 床 2 鉆 削 鉆 鑲 件 孔 鉆 床 3 CNC 粗 加 工 粗 加 工 成 型 面 CNC 4 熱 處 理 調 質 5 磨 削 磨 上 下 端 面 磨 床 6 CNC 精 加 工 精 加 工 成 型 面 CNC 7 鉗 工 拋 光 成 型 面 倒 角 攻 絲 6 1 機動側向分型與抽芯機構 機 動 側 向 分 型 與 抽 芯 是 利 用 注 射 機 的 開 模 力 通 過 傳 動 機 構 改 變 運 動 方 向 將 側 向 的 活 動 型 芯 抽 出 機 動 抽 芯 機 構 的 結 構 比 較 復 雜 但 抽 芯 不 需 要 人 工 操 作 抽 拔 力 較 大 具 有 靈 活 方 便 生 產 效 率 高 容 易 實 現 全 自 動 操 作 無 需 另 外 添 置 設 備 等 優(yōu) 點 在 生 產 中 被 廣 泛 采 用 機 動 抽 芯 按 結 構 形 式 可 分 為 斜 銷 彈 簧 彎 銷 斜 導 槽 斜 滑 塊 楔 塊 齒 輪 條 等 多 種 抽 芯 形 式 本 設 計 采 用 的 是 斜 銷 側 向 分 型 抽 芯 機 構 6 2 斜銷側向分型抽芯機構主要參數 6 2 1 抽 芯 距 型 芯 從 成 型 位 置 抽 到 不 妨 礙 塑 件 脫 模 的 位 置 所 移 動 的 距 離 叫 抽 芯 距 用 表 示 一 般 抽 芯 距 等 于 側 向 孔 或 側 凹 深 度 加 上 2 3 余 量 即 S 0S m 6 1 0 S 式 中 抽 芯 距 m 側 向 孔 或 側 凹 深 度 0S 而 所 以1 123S 6 2 2 斜 銷 的 傾 角 斜 銷 的 傾 角 是 決 定 斜 銷 抽 芯 機 構 工 作 效 果 的 一 個 重 要 參 數 它 不 僅 決 定 了 開 模 行 程 和 斜 銷 長 度 而 且 對 斜 銷 的 受 力 狀 況 有 著 重 要 的 影 響 決 定 傾 斜 角 的 大 小 時 應 從 抽 芯 距 開 模 行 程 和 斜 銷 受 力 幾 個 方 面 綜 合 考 慮 實 際 生 產 中 一 般 取 不 宜 超 過 選 10 225 0 6 2 3 抽 芯 力 的 計 算 抽 芯 力 的 計 算 跟 脫 模 力 的 計 算 是 一 樣 的 計 算 的 公 式 為 3 6 2 cosin FpAf 式 中 抽 芯 力 FN 單 位 面 積 塑 件 對 型 芯 的 正 壓 力 一 般 取pPa p 4 84 11 76 Ma 塑 件 包 緊 型 芯 的 側 面 積 A2m 塑 件 與 模 體 鋼 材 的 摩 擦 系 數 一 般 取 0 1 0 3 f f 脫 模 斜 度 a 計 算 得 F 46 9N 6 2 4 圓 形 斜 導 柱 直 徑 的 確 定 圖 6 1 導 柱 直 徑 計 算 計 算 公 式 字 母 對 應 的 尺 寸 如 圖 6 1 所 示 6 3 320cosFHd 式 中 斜 導 柱 直 徑 dm 抽 拔 力 FN 受 力 點 到 斜 導 柱 固 定 板 平 面 的 距 離 1Hm 抽 拔 角 斜 導 柱 鋼 材 許 用 彎 曲 應 力 碳 素 鋼 MPa 137 2MPa 1 3 50 942tansi2tn1siS 6 4 計 算 如 下 321046 9 6 8cos37dm 取 8dm 6 2 5 斜 導 柱 的 總 長 度 計 算 圖 6 2 導 柱 長 度 計 算 導 柱 長 度 計 算 公 式 為 字 母 對 應 的 尺 寸 如 圖 6 2 所 示 12345 1tantan costsi34LLDhdSd 6 5 式 中 斜 導 柱 的 總 長 度 Lm 斜 導 柱 臺 肩 直 徑 斜 導 柱 抽 拔 角 斜 導 柱 固 定 板 厚 度 h 斜 導 柱 與 側 滑 塊 斜 孔 的 配 合 間 隙 抽 芯 距 實 際 距 離 加 2 4 Sm m 計 算 如 下 14170 5831tan20tan208costasi3 9mL 取 的 長 度 為 40 7 1 推桿脫模機構 采 用 圓 柱 型 推 桿 優(yōu) 點 由 于 圓 柱 形 狀 的 推 桿 和 推 桿 孔 最 容 易 加 工 而 且 很 容 易 保 證 其 配 合 精 度 易 于 保 證 其 互 換 性 并 且 易 于 更 換 而 且 它 還 具 有 滑 動 阻 力 小 不 易 于 卡 滯 等 推 桿 結 構 形 式 如 圖 7 1 a 所 示 推 桿 的 固 定 形 式 如 圖 7 1 b a b 圖 7 1 推 桿 結 構 形 式 7 2 推桿尺寸計算及校核 7 2 1 推 桿 直 徑 計 算 推 桿 直 徑 計 算 公 式 為 7 1 2436LQdnE 式 中 圓 形 推 桿 直 徑 dm 推 桿 長 度 系 數 0 7 推 桿 長 度 L 推 桿 數 量 n 鋼 材 抗 拉 彈 性 模 量 EMpa 脫 模 力 QN 計 算 如 下 243560 784 31dm 取 標 準 值 推 桿 直 徑 m 7 2 2 推 桿 應 力 校 核 推 桿 應 力 校 核 公 式 為 7 2 24sQnd 式 中 推 桿 應 力 Ncm 脫 模 力 Q 推 桿 數 量 n 圓 形 推 桿 直 徑 d 推 桿 鋼 材 的 屈 服 極 限 強 度 s 2 Ncm 一 般 中 碳 鋼 合 金 中 碳 鋼230 sc 240 sc 計 算 如 下 224719 3 8 6sc 7 3 推桿脫模機構布局 推 桿 的 布 局 如 圖 7 2 所 示 圖 7 2 推 桿 的 布 局 8 1 冷卻系統(tǒng)設計 模 具 的 冷 卻 是 將 注 塑 成 型 過 程 中 產 生 的 并 傳 導 給 模 具 的 熱 量 盡 可 能 迅 速 并 最 大 程 度 地 導 出 以 使 塑 件 以 較 快 的 速 度 冷 卻 固 化 因 此 冷 卻 的 效 果 直 接 決 定 著 塑 件 的 質 量 和 注 塑 效 果 調 節(jié) 模 具 溫 度 的 主 要 目 的 是 縮 短 成 型 周 期 提 高 塑 件 質 量 模 具 的 冷 卻 主 要 采 用 的 是 循 環(huán) 水 冷 卻 方 式 而 此 次 設 計 中 采 用 的 冷 卻 方 式 就 是 采 用 的 循 環(huán) 水 冷 卻 方 式 8 2 冷卻管道的直徑計算 已 知 條 件 塑 件 材 料 為 ABS 塑 件 的 成 型 周 期 根 據 經 驗 方 法 得 壁 厚 6 的 制 件 成 型 周 期 為 45 ms 成 型 周 期 內 塑 件 的 質 量 為 14 51 wg 水 的 密 度 為 31 0 K 8 2 1 求 塑 件 在 固 化 時 每 小 時 釋 放 的 熱 量 塑 件 的 產 量 計 算 公 式 為 8 1 1Wwt 式 中 塑 件 的 產 量 W Kgh 成 型 周 期 內 塑 件 的 質 量 1w 每 小 時 成 型 次 數 t 計 算 如 下 hKgt 16 4530 1 查 表 8 1 得 ABS 的 單 位 熱 流 量 3QJ 表 8 1 常 用 塑 料 熔 體 的 單 位 熱 流 量 1Q 塑 料 品 種 KJg塑 料 品 種 1 KJg ABS 223 104 1 低 密 度 聚 乙 烯 225 908 聚 甲 醛 高 密 度 聚 乙 烯 6 丙 烯 酸 2 9聚 丙 烯 2 1 醋 酸 纖 維 素 310 聚 碳 酸 酯 70 聚 酰 胺 226 57 聚 氯 乙 烯 22 63 所 以 總 熱 流 量 為 8 2 1QW 式 中 總 熱 流 量 Q KJg 塑 件 的 產 量 Wh 單 位 熱 流 量 1Q KJg 計 算 如 下 hKJW 406 15 3621 8 2 2 求 冷 卻 水 的 體 積 流 量 冷 卻 水 的 體 積 流 量 公 式 為 8 3 1vQqc 式 中 冷 卻 水 的 體 積 流 量 vq3 min 總 熱 流 量 Q KJg 水 的 密 度 3 冷 卻 介 質 的 比 熱 容 1c JC 模 溫 與 冷 卻 介 質 溫 度 之 間 的 平 均 溫 差 計 算 如 下 min 1096 2 187 406 343321pcQqv 8 2 3 求 冷 卻 水 的 管 道 直 徑 查 表 8 2 為 了 使 冷 卻 水 處 于 湍 流 狀 態(tài) 取 d 8mm 表 8 2 冷 卻 水 的 穩(wěn) 定 湍 流 速 度 與 流 量 冷 卻 水 道 直 徑 dm最 低 流 速 vs流 量 3 min vq 8 1 66 5 01 10 1 32 362 12 1 10 7 4 15 0 87 39 210 8 3 冷卻管道的孔數計算 8 3 1 求 冷 卻 水 在 管 道 內 的 流 速 冷 卻 水 在 管 道 內 的 流 速 公 式 為 8 4 24vqd 式 中 冷 卻 水 在 管 道 內 的 流 速 v ms 冷 卻 水 的 體 積 流 量 q3in 冷 卻 水 道 直 徑 d 計 算 如 下 42240 9613 8 0 vqdms 8 3 2 求 冷 卻 管 道 孔 壁 與 冷 卻 介 質 之 間 的 傳 熱 系 數 查 表 8 3 取 6 48 水 溫 為 時 f25C 表 8 3 不 同 水 溫 下 的 值f 平 均 水 溫 C 0 5 10 15 20 25f 4 91 5 30 5 68 6 07 6 45 6 48 由 公 式 8 5 0 812 fvhcd 式 中 冷 卻 管 道 孔 壁 與 冷 卻 介 質 之 間 的 傳 熱 系 數 h 冷 卻 介 質 的 比 熱 容 1c KJgC 水 的 密 度 3 gm 冷 卻 水 在 管 道 內 的 流 速 v ms 冷 卻 水 道 直 徑 d 計 算 如 下 0 8 30 8212 2 6 8 1 0 473 fvhc KJmhC 8 3 3 求 冷 卻 管 道 中 的 傳 熱 面 積 由 公 式 8 6 160WQAh 式 中 冷 卻 管 道 中 的 傳 熱 面 積 A2m 塑 件 的 產 量 W Kg 單 位 熱 流 量 1QJ 冷 卻 管 道 孔 壁 與 冷 卻 介 質 之 間 的 傳 熱 系 數 h 模 溫 與 冷 卻 介 質 溫 度 之 間 的 平 均 溫 差 C 計 算 如 下 2320 910 6 5620mthWA 8 3 4 求 模 具 上 應 開 設 的 冷 卻 管 道 的 孔 數 由 公 式 8 7 AndL 式 中 冷 卻 管 道 中 的 傳 熱 面 積 A2m 圓 周 率 冷 卻 水 道 直 徑 d 冷 卻 管 道 長 度 L 計 算 如 下 0 243 14 8 10 AndL 所 以 模 具 上 開 設 的 管 道 孔 數 為 4 3 后期擬完成的研究工作及進度安排 1 注射模具的溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 2 塑料模具部裝圖的繪制 3 零件圖的繪制 凹模嵌板的繪制 凸模嵌板的繪制 4 撰寫畢業(yè)設計論文 4 存在的困難與問題 無 5 日程安排 11 月 27 日 12 月 11 日 模具部件裝配圖的繪制 12 月 12 日 12 月 20 日 模具零件圖的繪制 12 月 21 日 1 月 01 日 撰寫畢業(yè)設計論文與準備答辯 1 月 01 日 1 月 08 日 畢業(yè)答辯 6 如期完成全部論文工作的可能性 根據日程和時間的安排 可以按時完成畢業(yè)設計 哈 爾 濱 工 業(yè) 大 學 華 德 應 用 技 術 學 院 畢 業(yè) 設 計 論 文 開 題 報 告 題 目 散熱風扇支架注射模設計 系 部 材料工程系 專 業(yè) 材料成型及控制工程 學 生 趙佳輝 學 號 1089522120 班 號 0895221 指導教師 朱斌海 開題報告日期 2011 年 10 月 21 日 哈工大華德學院 說 明 一 開題報告應包括下列主要內容 1 課題來源及研究的目的和意義 2 國內外在該方向的研究現狀及分析 3 主要研究內容 4 研究方案及進度安排 預期達到的目標 5 預計研究過程中可能遇到的困難和問題 以及解決的措施 6 主要參考文獻 二 對開題報告的要求 1 開題報告的字數應在 1000 字以上 2 閱讀的主要參考文獻應在 5 篇以上 本科學生應有相應的外文資 料 本學科的基礎和專業(yè)課教材一般不應列為參考資料 3 參考文獻按在開題報告中出現的次序列出 4 參考文獻書寫順序 序號 作者 文章名 學術刊物名 年 卷 期 引用起止頁 三 如學生首次開題報告未通過 需在一周內再進行一次 四 開題報告由指導教師填寫意見 簽字后 統(tǒng)一交所在院 系 保存 以備檢查 指導教師評語 指導教師簽字 檢查日期 1 畢 業(yè) 設 計 論 文 開 題 報 告 一 畢業(yè)設計 論文 任務書 1 題 目 散熱風扇支架注射模設計 2 工作量 1 計算說明部分 編寫計算說明書一份 約 10000 字 2 圖紙部分 完成 A0 圖紙 2 張 零件圖若干 3 技術條件 制品材料 ABS 生產批量 小批量生產 4 制品三維圖 如圖 1 所示 5 制品二維圖 如圖 2 所示 圖 1 散熱風扇支架三維圖 2 圖 2 散熱風扇支架二維圖 二 選題的目的和意義 本課題的研究將涉及一些二維和三維的軟件的應用 如 Auto CAD Pro E 等 以及相關軟件的應用 這將會使我運用這些軟件的能力得到提升 通過本次畢 業(yè)設計 能全面系統(tǒng)的掌握塑料模設計的一般方法和典型零件的加工工藝的編 制 本次學習將對我進一步鞏固所學知識及靈活應用所學知識來解決實際問題 有著深遠的意義 另外 通過本次畢業(yè)設計 將使我掌握寫論文的一般步驟及 方法 同時也提高了我如何快速而有效的查閱相關信息的方法 不僅鍛煉了我 在遇到困難時冷靜分析 獨立思考及解決問題的能力 而且培養(yǎng)了我和同學相 互討論 相互學習的習慣 材料只有通過成型才能成為具有使用價值的各種產品 75 以上的金屬制品 95 以上的塑料制品是通過模具來成型的 采用模具生產制件具有效率高 質量 好 切削少 節(jié)約能源和原材料 成本低等一系列優(yōu)點 模具成型已成為當代 工業(yè)當代生產的重要手段 成為多種成型工藝中最具有潛力的發(fā)展方向 模具 是機械 電子等行業(yè)的基礎工業(yè) 它對國民經濟和社會的發(fā)展起著越來越大的 作用 塑料生產中先進合理的成型工藝 高效的設施 先進的模具是必不可少 的重要因素 塑料模具對實現塑料成型工藝要求和塑件使用要求起著十分重要 的作用 任何塑件生產和更新?lián)Q代都是以模具的制造和更新為前提的 由于目 前工業(yè)和民用塑件的產量猛增 質量要求越來越高 因而導致了塑料模具研究 設計和制造技術的迅猛發(fā)展 三 論文綜述 1 模具工業(yè)在國民經濟中的地位 模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè) 是國際上公認的關鍵工業(yè) 用模具制造 零件效益高 產品質量好 材料消耗低 生產成本低 所以廣泛應用于制造業(yè) 中 模具生產技術水平的高低是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志 3 它很大程度上決定著產品的質量 效率和新產品的開發(fā)能力 隨著科技的發(fā)展 國內已經認識到了模具在制造業(yè)中的重要基礎地位 許多模具企業(yè)十分重視技 術發(fā)展 增大了用于模具技術進步的投資 早在 1989 年 3 月中國政府頒布的 關于當前產業(yè)政策要點的決定 中 就將模具列為機械工業(yè)技術改造的第一 位 模具工業(yè)既是高新技術產業(yè)的一個組成部分 又是高新技術產業(yè)的重要領 域 模具在機械 電子 輕工 汽車 紡織 航空航天等領域里 日益成為使 用最廣泛的主要工藝 裝備 它承擔了這些領域中 60 90 的產品的零件 組 件和部件的生產加工 模具制造業(yè)的重要性主要體現在市場的需求上 而目前 國際市場供不應求 因此研究和發(fā)展模具技術 提高技術水平 對提高國民經 濟的發(fā)展有特別重要的意義 2 模具的分類和占有量 模具主要類型有 沖模 鍛模 塑料模 壓鑄模 粉末合金模 玻璃模 橡膠模 陶瓷模等 塑料模是塑料成型的工藝裝備 塑料?？烧寄＞呖倲档?35 塑料模主要包括壓塑模 擠塑模 注射模 此外還有擠出成型模 泡沫塑料的 發(fā)泡成型模 低發(fā)泡注射成型模 吹塑模等 3 我國模具工業(yè)的現狀 自 20 世紀 80 年代以來 我國的經濟逐漸起飛 也為模具產業(yè)的發(fā)展提供 了巨大的動力 90 年代以后大部分工業(yè)發(fā)展十分迅速 模具工業(yè)總產值由 1990 年到 1994 年增長了 70 億人民幣 2000 年增至 270 億人民幣 今后預計每年仍 會以 10 15 億的速度快速增長 目前 我國有 17000 多個模具生產廠點 從業(yè) 人數五十多億 除了國有的專業(yè)模具廠外 其他所有制形式的模具廠家也都得 到了快速發(fā)展 其中集體和私營的企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展的最為迅速 4 我國模具技術的現狀及發(fā)展趨勢 中國的塑料模具工業(yè)從起步到現在 歷經了半個多世紀 有了很大的發(fā)展 模具水平有了較大的提高 許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展 加大了技術進步 的投入力度 并將其作為企業(yè)發(fā)展的重要動力 大型模具方面已能生產 48 約 122cm 大屏幕彩電塑殼注射模具 6 5kg 大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保 險杠和整體儀表等塑料模具 精密塑料模方面 已能生產照相機塑料件模具 多型腔小模數齒輪模具及塑封模具 經過多年的努力 在模具 CAD CAM CAE 技術 模具的電加工和數控加工技術 快速成型與快速制模技術 新型模具材 料等方面取得了顯著進步 在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面做 出了貢獻 從模具設計和制造兩方面來看 模具發(fā)展趨勢歸納為以下幾點 1 理論研究不斷發(fā)展 設計計算日趨成熟 2 塑料模的高效率自動化 3 大型塑料模具 4 高精度塑料模具 5 模具計算機輔助設計 CAD 輔助工程 CAE 6 模具制造新工藝的進展 7 簡易制模工藝的研究 8 模具標準化 9 特種塑料成型模具的研制 5 國外模具工業(yè)的發(fā)展情況 當今國際市場正在進行新一輪的產業(yè)調整 一些模具制造業(yè)逐漸向發(fā)展中 國家轉移 中國正在成為世界模具大國 日本模具產能約占全球的 40 居全 4 球第一位每年向國外出口大量模具 現在模具市場競爭日趨激烈 日本模具業(yè) 在努力降低生產成本 隨著模具工業(yè)全球化布局的發(fā)展 模具行業(yè)在美國工業(yè) 總產值中所占的比重呈現不斷下降的趨勢 但是美國模具在全球模具的高端產 品仍然占據著重要地位 德國技術含量較高的制造業(yè)作為立國之本 所以會加 強模具技術的研究和開發(fā) 四 模具設計內容和設計方案 1 主要研究內容 利用 Pro E 設計軟件完成該塑件的三維實體造型設計 在查閱相關設計資 料和分析該塑件注射成型工藝性基礎上進行模具的總體方案設計及可行性分析 在完成模具參數計算和結構設計的基礎上 最終完成該模具的總裝配圖 開模 狀態(tài)圖 及有關的零件圖設計以及塑化部件的裝配圖 最后完成設計計算說明 書編寫 2 材料分析 本次設計散熱風扇支架選用的材料為 ABS ABS 無毒 無味 呈微黃色 成形的塑件有較好的光澤 密度為 1 02 g cm 1 05g cm 收縮率 0 4 0 8 一 般用 0 5 ABS 有較好的抗沖擊強度 且在低溫下也不迅速下降 優(yōu)良好的 機械強度 硬度和一定的耐磨性 耐寒性 耐油性 耐水性 化學穩(wěn)定性及電 器性能 水 無機鹽 堿 酸類對 ABS 幾乎無影響 ABS 有一定的硬度和尺 寸穩(wěn)定性 易于成形加工 經過調色可配成任何顏色 其缺點是耐熱性不高 連續(xù)工作溫度為 70 左右 熱變形溫度約為 93 左右 耐氣候性差 在紫外線 的作用下易變硬發(fā)脆 由于該零件僅起一個固定散熱風扇葉片的作用 因此 選用 5 級精度 3 確定型腔數目 確定型腔的方法有很多 根據鎖模力 最大注射量 制品的精度要求 模 具成本 根據制品的一般精度和塑件的質量確定本設計為一模兩件 4 選擇分型面 根據散熱風扇支架模具結構及成型工藝的角度選擇分型面 選擇垂直于開 模方向的介于定模座板和定模板之間的平面為一個分型面 垂直于開模方向且 介于定模板和動模板之間的平面為另一個分型面 5 選擇注射模應從以下幾方面考慮 1 定模機構 定模機構是安裝在注射機的固定模板上的部分型腔 由定位 澆環(huán) 主流道體 定模底板 定模板 凹模組成一體 在注射機上固定不動 2 動模機構 動模機構是安裝在注射機動模板上的部分型腔 由凸模 動 模板 導柱 動模墊板組成一體 在注射機的鎖模裝置的驅動下往復運動 3 澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)是將熔融塑料引向閉合模腔的通道 通常由主流道 冷料穴 分流道和澆口等組成 本次設計采用平衡式點澆口澆注系統(tǒng) 4 脫模機構 塑件為散熱風扇支架塑件 故利用斜導柱式側向分型于抽芯 機構的設計方法 5 導向裝置 導向裝置是用以保證動模和定模閉和時位置準確 它由導柱 導套組成 本次設計采用了復位桿 拉桿等導向裝置 6 頂出機構 頂出機構是實現制品脫模的裝置 常見有頂桿式 頂管式 推板式等 本次設計采用頂桿式頂出機構 7 冷卻和加熱裝置 加熱是為了滿足注射成型工藝對模具溫度的要求 冷 卻為使熔料能在模具內冷卻定型 5 8 排氣系統(tǒng) 排氣系統(tǒng)是為了把型腔內原有的空氣以及塑料受熱過程中分 解的氣體排出 而在模具分型面處開設的排氣槽 本設計由于推桿較多 并且 采用的是過渡配合 配合選用 H8 f7 可以起到排氣作用 另外 動模板與定模 板之間留有間隙 同樣可以起到排氣作用 因此沒必要開設專用的排氣槽 五 畢業(yè)設計進度安排 1 第一階段 開題 10 月 9 日 10 月 21 日 2 周 10 月 21 日開題報告 2 第二階段 設計階段 10 月 24 日 12 月 9 日 7 周 3 第三階段 撰寫畢業(yè)設計論文與準備答辯 12 月 12 日 12 月 23 日 2 周 4 畢業(yè)答辯 12 月 28 日 12 月 30 日 六 主要參考文獻 1 王連明 宋寶玉 機械設計課程設計 哈爾濱工業(yè)大學出版社 2005 2 劉顏召等 Pro Engineer 野火版 3 0 模具設計與加工 北京電子工業(yè) 出版社 2007 10 3 肖祥芷 王孝培 中國模具設計大典 哈爾濱工業(yè)大學出版社 2003 4 葉久新 王群 塑料制品成型及模具設計 湖南科學技術出版社 2005 5 孫玉芹 機械精度設計基礎 科學出版社 2004 6 陳劍鶴 塑料模具設計圖冊 清華大學出版社 2008 3 7 中國塑料機械信息網 WWW SLJX CN 首頁 行業(yè)咨詢 2006 4 19 8 劉品 李哲 機械設計與檢測基礎 哈爾濱工業(yè)大學出版社 2004