小型加濕器結構設計及水箱模具設計

小型加濕器結構設計及水箱模具設計,小型,加濕器,結構設計,水箱,模具設計 分 類 號 密 級 寧波大紅鷹學院 畢 業(yè) 設 計 (論 文 ) 小型加濕器結構設計及水箱模具設計 所 在 學 院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指 導 老 師 年 月 日 誠 信 承 諾 我謹在此承諾：本人所寫的畢業(yè)論文《小型加濕器結構設計及水 箱模具設計》均系本人獨立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的 觀點和材料，均作了注釋，若有不實，后果由本人承擔。 承諾人（簽名）： 年 月 日 I 摘 要 利用三維軟件，綜合運用所學的基本理論、基本知識和相關的機械設計專業(yè)知識， 完成加濕器的結構設計及特定零件的模具設計。主要內容包括加濕器主題元素的確定、 運用 Pro/Engineer 對產品進行造型、產品渲染、某個零件的模具、運用 CAD 結合 Pro/Engineer 繪制加工圖紙、設計總結。 關鍵詞：Pro/E CAD 結構設計 模具設計 加濕器 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文） II Abstract Using three-dimensional software, integrated use of the basic theory, basic knowledge and mechanical design expertise to complete the structural design of the humidifier and the specific parts of the mold design. The main contents include the determination of the the humidifier theme elements, the use of Pro / Engineer product modeling, product rendering, a part of the mold, the use of CAD combined Pro / Engineer drawing processing drawings, design summary. Keywords:Pro/E CAD Structural design Mold design Humidifier III 目 錄 摘 要 ................................................................................................................................................I ABSTRACT.....................................................................................................................................II 目 錄 .............................................................................................................................................III 第 1 章 緒 論 ...................................................................................................................................1 1.1 問題的提出及研究意義 .........................................................................................................1 1.1.1 問題的提出 .....................................................................................................................1 1.1.2 研究的意義 ..........................................................................................................................1 1.2 國內外研究現狀 .....................................................................................................................2 第 2 章 加濕器工作原理 .................................................................................................................3 2.1 加濕器分類 .............................................................................................................................3 2.2 加濕器原理 .............................................................................................................................3 第 3 章 產品設計 .............................................................................................................................5 3.1 產品外形設計 ........................................................................................................................5 3.2 外殼設計 ................................................................................................................................5 3.2.1 材料選擇 .............................................................................................................................5 3.2.2 結構設計 .............................................................................................................................6 3.3 加濕器設計圖 ........................................................................................................................7 3.3.1 加濕器的 CAD 繪制 ...........................................................................................................7 3.3.2 加濕器各零件的三維造型設計圖 ....................................................................................14 第 4 章塑件分析 .............................................................................................................................21 4.1 塑件--塑料端蓋分析 ............................................................................................................21 4.1.1 塑件的二維圖 ....................................................................................................................21 4.1.2 塑料名稱 ............................................................................................................................21 4.1.3 生產綱領 ............................................................................................................................21 4.1.4 塑件分析 ............................................................................................................................21 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文） IV 第 5 章塑件結構及工藝性分析 .....................................................................................................22 5.1 塑件結構分析 .......................................................................................................................22 5.1.1 開模方向 ............................................................................................................................22 5.1.2 脫模斜度 ............................................................................................................................22 5.1.3 分型面 ................................................................................................................................22 5.1.4 收縮率 ................................................................................................................................22 5.1.5 零件壁厚 ............................................................................................................................22 5.1.6 圓角 ....................................................................................................................................22 5.2 塑件體積及質量 ...................................................................................................................23 第 6 章 AS 的材料成型特征與工藝參數 .....................................................................................24 6.1 AS 性能 .................................................................................................................................24 6.1.1 物理性能 ............................................................................................................................24 6.1.2 AS 成型特點 ......................................................................................................................24 第 7 章注射機的選擇及校核 .........................................................................................................26 7.1 注射機的選擇 .......................................................................................................................26 7.2 型腔數目的確定及校核 .......................................................................................................28 7.3 鎖模力的校核 .......................................................................................................................28 7.4 開模行程的校核 ...................................................................................................................29 第 8 章 澆注系統的設計 ...............................................................................................................30 第 9 章成型零部件設計 .................................................................................................................34 9.1 型腔和型芯工作尺寸計算 ...................................................................................................34 9.2 型腔側壁厚度計算 ..............................................................................................................35 第 10 章 脫模機構的設計 .............................................................................................................36 總 結 ...............................................................................................................................................38 參考文獻 .........................................................................................................................................39 致 謝 .............................................................................................................................................40 第 1 章 緒論 1 第 1 章 緒 論 1.1 問題的提出及研究意義 1.1.1 問題的提出 隨著科技的發(fā)展，人們的生活越來越好，可是周圍的環(huán)境卻越來越壞，凈 化空氣就變得非常重要了。俗話說凡事要從自己做起，所以應該首先凈化我們 自己的生活環(huán)境，即室內環(huán)境。而加濕器、加濕器和空調器等家用電器，都是 人們用來創(chuàng)造人工氣候環(huán)境的現代化家庭基本設備。但是濕度測控器在生活應 用中卻還不普遍，因此本次設計的目的主要是實現空氣濕度的自動控制，即可 以按照不同用戶的需要隨意調整加濕的濕度范圍，自動地控制加濕裝置的工作 狀態(tài)，同時，當室內濕度低于設定的最小值時，系統可以自動為室內增加濕度。 基于各方面的考慮，設計時按照超聲波加濕器進行設計。 1.1.2 研究的意義 近年來，每到換季的時候， “流感”就像“瘟疫”一樣悄然而至，使許多人 “弱不禁風” ，在流感病毒的襲擊下病倒了。于是人們想方設法預防流感。但效 果總是不盡如人意。為什么流感發(fā)病率呈逐年上升趨勢？如何能防患于未然呢？ 醫(yī)學工作者對流感的發(fā)病原因和預防作了長期、深入的調查研究。1999 年， 日本名古屋大學健康環(huán)境醫(yī)學系教授須藤千春發(fā)表了一份關于空氣濕度與人體 健康的關系的研究報告，在學術界引起廣泛的關注。該研究發(fā)現：近 30 年來， 隨著全球氣溫的逐年升高，空氣濕度在逐年下降，流感、支氣管哮喘、過敏性 皮炎、肺氣腫等疾病的發(fā)病率比 30 年前提高 30％以上；這些疾病高發(fā)是人們 自幼年起，長期生活在濕度較低的環(huán)境里，肌體免疫力低下造成的。肌體免疫 力下降會使人處于一種“亞健康狀態(tài)” 。 “亞健康 ”是一種處于健康與生病之 間 的狀態(tài)，這種狀態(tài)不易引起人們的注意，但是醫(yī)學研究表明，亞健康狀態(tài)的 人較之健康的人身體抵抗力弱，更易受到病毒和細菌的侵害。 近年流感多發(fā)與空氣濕度較低有著密切的關系。溫暖、干燥易于細菌、病 毒的滋生和傳播，抗流感應以預防為主，營造健康的室內濕度，提高人體的免 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文） 2 疫力，是切實可行的預防流感的方式。人們可采用加濕器改善室內空氣濕度， 創(chuàng)造健康 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文） 4 的生活環(huán)境。因此本設計是有一定的使用價值的。 1.2 國內外研究現狀 濕度傳感器產品及濕度測量屬于 90 年代興起的行業(yè)。隨著時代的發(fā)展，科 研、農業(yè)、暖通、紡織、機房、航空航天、電力等工業(yè)部門，越來越需要采用 濕度傳感器，對產品質量的要求越來越高，對環(huán)境溫、濕度的控制以及對工業(yè) 材料水分值的監(jiān)測與分析都已成為比較普遍的技術條件之一。工業(yè)加濕器在中 國的發(fā)展是在改革開放之后，真正的大發(fā)展是上世紀 90 年代后期。目前，常用 的加濕器有揮發(fā)式、蒸發(fā)式和霧化式三大類。它們的核心部件分別為離心電動 機、電熱元件和超聲波發(fā)生器。揮發(fā)式加濕器通過離心電動機的高速旋轉所產 生的負壓將水吸到旋轉的擴散盤上，并且靠離心力將擴散盤上的水擴散到空氣 中。蒸發(fā)式加濕器是利用電熱元件將水加熱至 60 ℃ 以上．使水分子能夠克服 水面張力的束縛而蒸發(fā)到空氣中。超聲波加濕器則利用具有壓電效應的換能器 把高頻脈動電信號轉換成高頻機械振動，產生 1.7—2MHz 的高頻振動，用以造 成劇烈的水滴撕裂，將水霧化成超微細粒，并且被電風機吹散到空氣中去，以 便調節(jié)有限空間的濕度。然而，這些加濕器的加濕度還沒有直觀的定量指示和 報訊裝置，只能依靠人體感觀的經驗去手工調控加濕度。 第 2 章 電路設計方案 5 第 2 章 加濕器工作原理 2.1 加濕器分類 加濕器從使用方面來講可分為工業(yè)用加濕器和家用加濕器兩個大類。 按工作原理可分為超聲波式加濕器、直接蒸發(fā)式加濕器、電熱式加濕器、 電極式加濕器、光波式加濕器、離心式加濕器和復合式加濕器。 2.2 加濕器原理 一、超聲波加濕器 超聲波加濕器的原理是采用高頻電子振蕩電路，通過換能片產生的超聲能 量直接作用于水，而水在強烈的超聲空化作用下被霧化。霧化的微細水顆粒， 經過獨特的風道吹送至增濕空間，水霧粒子與流動空氣進行熱濕交換，達到等 焓加濕空氣的目的。 二、直接蒸發(fā)式加濕器 直接蒸發(fā)型加濕器也通常被稱為純凈型加濕器。純凈加濕技術則是加濕領 域剛剛采用的新技術，純凈加濕器通過分子篩蒸發(fā)技術，除去水中的鈣鎂離子， 徹底解決“白粉”問題。 三、電熱式加濕器 熱蒸發(fā)型加濕器也叫電熱式加濕器。其工作原理是將水在加熱體中加熱到 100 度，產生蒸氣，用風機將蒸氣送出。所以電加熱式加濕器是技術最簡單的 加濕方式，缺點是能耗較大，不能干燒，安全系數較低、加熱器上容易結垢。 市場前景不容樂觀。電熱式加濕器一般和中央空調配套使用，一般不單獨使用。 四、電極式加濕器 電極式加濕器是利用三根銅棒或不銹鋼棒插入盛水的容器中做電極。將電 極和三相電源接通之后，就有電流從水中通過。在這里水是電阻，因而能被加 熱蒸發(fā)成蒸汽。除三相電外，也有使用兩根電極的單相電極式加濕器。 由于水位越高，導電面積越大，通過電流也越強，因而發(fā)熱量也越大。所 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文） 6 以，產生的蒸汽量多少可以用水位高低來調節(jié)。 五、離心式加濕器 離 心 式 加 濕 器 的 原 理 是 離 心 式 轉 盤 在 電 機 作 用 下 高 速 轉 動 ， 將 水 強 力 甩 出 打 在 霧 化 盤 上 ， 把 自 來 水 霧 化 成 5-10 微 米 左 右 的 超 微 粒 子 顆 粒 后 噴 射 出 去 。 吹 到 空 氣 中 后 ， 通 過 空 氣 與 水 微 粒 熱 濕 交 換 ， 達 到 空 氣 充 分 加 濕 和 降 溫 的 目 的 。 在本次設計中使用的事超聲波加濕器。 第 3 章 產品設計 7 第 3 章 產品設計 3.1 產品外形設計 本次設計的為空氣加濕器，采用超聲波加濕器。此種加濕器通過換能片產 生的超聲能量直接作用于水，而水在強烈的超聲空化作用下被霧化。霧化的微 細水顆粒，經過獨特的風道吹送至增濕空間，水霧粒子與流動空氣進行熱濕交 換，達到等焓加濕空氣的目的。 圖 3-1 產品造型 3.2 外殼設計 3.2.1 材料選擇 塑件的選材應考慮以下幾個方面，以判斷其是否能滿足使用要求。 （1） 、塑件的力學性能，如強度、剛性、韌性、彈性、彎曲性能、沖擊性 能以及對應力的敏感性。 （2） 、塑料的物理性能，如對使用環(huán)境溫度變化的適應性、光學特性、絕 熱或電氣絕緣的程度、精加工和外觀的完美程度等。 （3） 、塑料的化學性能，如對接觸物（水、溶劑、油、藥物）的耐性、衛(wèi) 生程度以及使用上的安全性等。 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文） 8 （4） 、必要的精度，如收縮率的大小及各向收縮率的差異。 （5） 、成型工藝性，如塑料的流動性、結晶性、熱敏性等。 本次設計外殼塑件材料選用 ABS，ABS 是一種具有良好綜合性能的工程塑 料，它具有聚苯乙烯的良好塑性、聚丁二烯的韌度、聚苯烯腈的化學穩(wěn)定性和 表面硬度，其抗拉強度可達 35～50MPa。ABS 的耐候性是它的另一個優(yōu)點，一 般 ABS 塑件的使用溫度范圍為-40～100°C，這正是本塑件最適宜的使用溫度 范圍。 ABS 塑料具有一定的吸濕性（含水量為 0.3％～0.8％） ，成型時會在制件上 產生斑痕、云紋、銀絲、氣泡等缺陷，故在注射成型之前應進行干燥處理。 ABS 熔體中具有中等黏度特性，流動性好。設定料溫在 200～240°C 之間，模 溫在 60°C 左右。 塑料密度 ＝1.02～1.16 g/cm ，彈性模量 E=1.4 10 MPa，成型收縮率 ＝0.4％～0.7％，泊松比 ＝0.35。 3.2.2 結構設計 塑料的總體尺寸主要取決于塑料品種的流動性。塑料外形尺寸還受成型設 備的限制。從能源，模具制造成本和成型工藝條件出發(fā)，只要能滿足塑件的使 用要求，應將塑件設計的盡量緊湊，尺寸小巧一些。 影響塑料尺寸精度的因素很多，如模具制造精度及其使用后的磨損，塑料 收縮率的波動，成型工藝條件的變化，塑件的形狀，飛邊厚度的波動，脫模斜 度及成型后塑件尺寸變化等。一般來講，為了降低模具的加工難度和模具制造 成本。在滿足塑件使用要求的前提下應盡量把塑件尺寸精度設計的低一些。 塑料制件的表面質量包括表面粗糙度和表觀質量。塑件表面粗糙度的高低， 主要與模具型腔表面的粗糙度有關。目前，注射成型塑件的表面粗糙度通常為 R 0.02～1.25 m，模腔表壁的表面粗糙度應為塑件的 1/2，即 R 0.01～0.63 m。 塑件應有一定的厚度才能滿足使用時的強度和剛度要求，而且壁厚在脫模 時還需承受脫模推力。壁厚應設計合理，壁太薄熔料充滿型腔時的流動阻力大， 會出現缺料的現象；壁太厚塑件內部會產生氣泡，外部易產生凹陷等缺陷，同 時增加了成本；壁厚不均勻造成收縮不一致，導致塑件變形或翹曲，在可能的 條件下應使壁厚盡量均勻一致。塑件的壁厚一般取 1～4mm 大型塑件的壁厚可 第 3 章 產品設計 9 達 8mm，本次設計塑件壁厚取 2mm。 加強筋的主要作用是在不增加壁厚的情況下，加強塑件的強度核剛度，避 免塑件變形翹曲。此外，合理布局加強筋還可以改善充模流動性，減少內應力， 避免氣孔、縮孔和凹陷等缺陷。加強筋的壁厚應小于塑件壁厚，并與壁厚圓弧 過渡。加強筋端部不應與塑件支撐面平齊，而應縮進 0.5 mm 以上，如果一個制 件上需要設置許多加強筋，除應注意加強筋之間的中心距必須大于制件壁厚的 兩倍以上之外，還要使各條加強筋的排列互相錯開，易防止收縮不均勻引起制 品破裂。此外，各條加強筋的厚度應盡量相同或相近，這樣可以防止因融體流 動局部集中而引起縮孔和氣泡。 對于塑件來說，除使用要求需要尖角之外，其余所有內外表面轉彎處都應 盡能采用圓角過渡，以減少應力集中。采用圓角過渡不但使塑件強度高，塑件 在型腔中流動性好，而且美觀，模具型腔也不易產生內應力和變形。圓角半徑 的大小主要取決于塑件的壁厚。 塑件上的螺紋即可以直接用模具成型，也可以在成型后用機械加工獲得， 對于需要經常裝拆和受力較大的螺紋，應采用金屬螺紋嵌件。塑件上的螺紋， 一般直徑要求不小于 2 mm，精度不小于 IT7 級，并選用螺距較大者。細牙螺紋 盡量不采用直接成型，而是采用金屬螺紋嵌件。為了增加螺紋的強度，防止最 外圈螺紋崩裂或變形，其始端和末端均不應突然開始和結束，應有一定過渡段。 塑件螺紋與金屬螺紋的配合長度應不大于螺紋直徑的 1.5 倍。在同一螺紋型芯 或螺紋型環(huán)上有前后兩種螺紋時，應使兩端螺紋的旋向和螺距相同。 3.3 加濕器設計圖 3.3.1 加濕器的 CAD 繪制 1、旋鈕的設計圖 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文） 10 2、提手的設計圖 3、水箱蓋的設計圖 第 3 章 產品設計 11 4、水箱大蓋的設計圖 5、水箱的設計圖 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文） 12 6、噴嘴的設計圖 7、控制面板的設計圖 第 3 章 產品設計 13 8、機座的設計圖 9、干簧管壓板的設計圖 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文） 14 10、浮子壓板的設計圖 11、頂桿的設計圖 第 3 章 產品設計 15 12、底蓋的設計圖 13、爆炸圖 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文） 16 3.3.2 加濕器各零件的三維造型設計圖 1、板壓器的建模。運用拉伸特征完成如圖 3-1。 圖 3-1 2、浮子的建模。運用拉伸特征完成如圖 3-2。 第 3 章 產品設計 17 圖 3-2 3、浮子壓蓋的建模。運用拉伸、陣列等特征完成如圖 3-3。 圖 3-3 4、干簧管壓板的建模。運用拉伸特征完成如圖 3-4。 圖 3-4 5、水箱蓋的建模。運用拉伸、倒圓角、陣列等特征完成圖 3-5。 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文） 18 圖 3-5 6、電機的建模。運用拉伸、陣列、打孔、倒圓角等特征完成圖 3-6。 圖 3-6 7、出霧口的建模。運用拉伸、拔模、倒圓角、實體化等特征完成圖 3-7。 第 3 章 產品設計 19 圖 3-7 8、機座的建模。運用拉伸、倒圓角、拔模等特征完成圖 3-8。 圖 3-8 9、機座上蓋的建模。運用拉伸、抽殼、旋轉、倒圓角等特征完成圖 3-9。 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文） 20 圖 3-9 10、控制面板的建模。運用拉伸、抽殼、倒圓角等特征完成圖 3-10。 圖 3-10 11、水箱的建模。運用拉伸、倒圓角、抽殼、拔模等特征完成圖 3-11。 圖 3-11 12、水箱大蓋的建模。運用拉伸、倒圓角、拔模等特征完成圖 3-12。 第 3 章 產品設計 21 圖 3-12 13、提手的建模。運用拉伸、抽殼、倒圓角特征完成圖 3-13。 圖 3-13 14、風扇的建模。運用拉伸、邊界混合、陣列等特征完成圖 3-14。 圖 3-14 15、旋鈕的建模。運用拉伸、拔模、倒圓角特征完成圖 3-15。 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文） 22 圖 3-15 16、加濕器的三維總裝圖 第 3 章 產品設計 23 第 4 章塑件分析 4.1 塑件--塑料端蓋分析 4.1.1 塑件的二維圖 圖（塑件的二維圖建模) 4.1.2 塑料名稱 根據各材料的注塑性能及加工使用性能，綜合市場價格，選擇材料為 AS。 4.1.3 生產綱領 因市場需求量大，大批量自動化生產。 4.1.4 塑件分析 塑料端蓋是人們用手接觸相當頻繁的部件，對其有著較高的外觀要求，要 求表面色澤均勻，成型收縮率小，制件成型后不能有明顯色差、縮痕、熔接痕、 污點、銀絲等缺陷，還需要有一定的手感。綜合考慮選擇 AS。 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文） 24 第 5 章塑件結構及工藝性分析 5.1 塑件結構分析 該塑件是塑料端蓋，對表面美觀有一定要求，設計時要注意對外邊面的處 理。塑件基本尺，壁厚約 2mm。 5.1.1 開模方向 由零件的二維圖分析，作為外殼類產品，外表面的表面質量是比較重要的， 再根據模具的結構分析得到，產品的外表面應該在定模上，在產品的內表面設 置頂出機構，所以開模方向應沿零件的 Z 軸。 5.1.2 脫模斜度 根據產品的外型，結合產品的工作條件、工藝特點，為提高產品的生產效 率和表面質量，因此根據《模具設計與制造簡明手冊》查得：所以脫模斜度設 置為 1°。 5.1.3 分型面 結合零件的使用要求，應保證其外表面的注塑質量，零件的內表面應留在 動模側，開模的時候，零件的外表面應與定模分離，所以零件的分型面應設置 在沿零件的外表面上，并根據流道等條件進行設置，具體設定在后文中表述。 5.1.4 收縮率 AS 的收縮率一般為 0.6~0.8%，在設計本產品時，結合產品的結構工藝特 點和材料的特性，在本設計中，零件的收縮率為 0.7%。 5.1.5 零件壁厚 本產品的壁厚設置為 3mm 左右，是根據產品的工作要求和 AS 的化學和流 動特性確定的。 5.1.6 圓角 塑件底面與面之間一般應采用圓弧過渡，這樣不僅可以避免塑件尖角處的 應力集中提高塑件強度，而且可以改善物料的流動狀態(tài)，降低充模阻力，便于 第 5 章 塑件結構及工藝性分析 25 充模。另外，塑件轉角處的圓角對應于模具上的圓角，有時可便于模具的加工 制造及模具強度的提高，避免模具在淬火或使用時應力裂開。 塑件轉角處的圓角半徑通常不要小于 0.5 到 1mm，在不影響塑件使用的前 提下應盡量取大些，綜合考慮以上的各種因素后，確定塑件的圓角半徑為 2mm。 5.2 塑件體積及質量 圖 5-1（proe 軟件實體體積） 如圖 4-1 所示，通過使用 proe 軟件實體造型后知體積為 358.215cm3，材料 密度取 1.05g/cm3，所以塑件質量：380g。 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文） 26 第 6 章 AS 的材料成型特征與工藝參數 6.1 AS 性能 6.1.1 物理性能 AS 是一種性能優(yōu)良的熱塑性工程材料，密度為 1.05g/cm3.AS 本色微黃， 如加點淡藍色可得到無色透明塑料，可見光的透光率接近 90%。AS 韌而剛，抗 沖擊性在熱塑性材料中名列前茅，用其成型零件可達到很好的尺寸精度并能在 很寬的溫度范圍內保持尺寸的穩(wěn)定性，即成型收縮率可恒定在 0.5-0.8%。AS 抗 蠕變、耐磨、耐熱和耐寒性很好，其脆化溫度在-100 度以下，長期工作溫度達 120 度。AS 吸水率較低，能在較寬的溫度范圍內保持較好的電性能。AS 可耐 室溫下的水、稀酸、氧化劑、還原劑、鹽、油、脂肪烴，但不耐堿、胺、酮、 脂、芳香烴。AS 具有良好的耐氣候性，但其最大的缺點是塑件易開裂，耐疲勞 強度較差。用玻璃纖維增強 AS，則可克服上述缺點，使 AS 具有更好的力學性 能、更好的尺寸穩(wěn)定性、更小的成型收縮率，并可提高耐熱性和耐藥性，降低 成本。 主要技術指標： 密度（g/cm3）：1.18-1.20 比容（cm3/g ）：0.69～0.74 吸水率(24h)%:0.3 收縮率（ %）：0.5~0.8 熔點（0C ）：抗拉屈服強度（Mpa）： 6.1.2 AS 成型特點 AS 雖然吸水性小，但高溫時對水分比較敏感，所以加工前必須干燥處理， 否則會出現銀絲、氣泡及強度下降現象；AS 熔融溫度高，熔融粘度大，流動性 差，所以成型時要求較高的溫度和壓力；由于 AS 熔融粘度對溫度比較敏感， 所以一般用提高溫度的辦法來增加熔融塑料的流動性。 6.2AS 注射工藝參數 注射類型：螺桿式螺桿轉速：20～40r/min 第 6 章 AS 的材料成型特征與工藝參數 27 噴嘴類型：直通式；溫度： 230～250°C 料筒溫度：前段 240～280°C；中段 260～290°C；后段 240～270°C 模具溫度：90～110°C 注射壓力：80～130MPa 保壓力 ：40～50MPa 注射時間：0～5S 保壓時間：20～80S 冷卻時間： 20～50S 成型時間：50～130S 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文） 28 第 7 章注射機的選擇及校核 7.1 注射機的選擇 設計模具時，應詳細地了解注射機的技術規(guī)范，才能設計出合乎要求的模 具，應了解的技術規(guī)范有：注射機的最大注射量、最大注射壓力、最大鎖模力、 最大成型面積、模具最大厚度和最小厚度、最大開模行程以及機床模板安裝模 具的螺釘孔的位置和尺寸。 公稱注塑量；指在對空注射的情況下，注射螺桿或柱塞做一次最大注射行 程時,注塑成型過程所需要的時間稱為裝置所能達到的最大注射量,反映了注塑機 的加工能力。 注射壓力；為了克服熔料流經噴嘴,澆道和型腔時的流動阻力,螺桿(或柱塞) 對熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力。 注射速率；為了使熔料及時充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外,熔料還 必須有一定的流動速率,描述這一參數的為注射速率或注射時間或注射速度。常 用的注射速率如表所示。 表 7.1 注射速率 注射 量/CM 12 5 2 50 50 0 10 00 20 00 40 00 60 00 10 000 注射 速率 /CM/S 12 5 2 00 33 3 57 0 89 0 13 30 16 00 20 00 注射 時間/S 1 1 .25 1.5 1.7 5 2.2 5 3 3.7 5 5 塑化能力；單位時間內所能塑化的物料量.塑化能力應與注塑機的整個成型 周期配合協調,若塑化能力高而機器的空循環(huán)時間長,則不能發(fā)揮塑化裝置的能力,反 之則會加長成型周期. 第 7 章 注射機的選擇及校核 29 鎖模力；注塑機的合模機構對模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用下 模具不應被熔融的塑料所頂開. 合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開距,動模板的 行程,模具最大厚度與最小厚度等.這些參數規(guī)定了機器加工制件所使用的模具尺 寸范圍. 開合模速度；為使模具閉合時平穩(wěn),以及開模,推出制件時不使塑料制件損壞,要 求模板在整個行程中的速度要合理,即合模時從快到慢,開模時由慢到快在到停. 空循環(huán)時間；在沒有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等動作的情況下,完成一 次循環(huán)所需的時間. 選擇螺桿式注塑機的型號為：XS-ZY-500，其主要技術參數如下： 表 7.2 注射機參數 注塑機型號 XS-ZY- 額定注射量 1000cm3 螺桿（柱塞）直徑 85mm 注射壓力 121Mpa 注射行程 260mm 注射方式 螺桿式 鎖模力 4500KN 最大成型面積 1800cm2 最大開合模行程 1000mm 模具最大厚度 800mm 模具最小厚度 300mm 噴嘴圓弧半徑 R18mm 噴嘴孔直徑 Φ7.5mm 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文） 30 頂出形式 兩側設有頂桿，機械頂出 動、定模固定板尺寸 900X1000mm 拉桿空間 650X550mm 合模方式 中心液壓、兩側機械頂桿 液壓泵 流量 200、18L/min 壓力 614Mpa 電動機功率 40KW 加熱功率 14KW 機器外形尺寸 7670X1740X2380mm 7.2 型腔數目的確定及校核 根據市場經濟及生產效率的要求，本模具采用一模 1 腔型腔結構，即型腔 數目 。因型腔數量與注射機的塑化速率、最大注射量及鎖模量等參數有關，因 此有任何一個參數都可以校核型腔的數量。一般根據注射機料筒塑化速率確定 型腔數量 n ； mKp1?? 式中 K ——注射機最大注射量的利用系數，一般取 0.8； ——注射機最大注塑量，g；p ——澆注系統所需塑料質量， ；1 ——單個塑件的質量， 。m 式中 、 、 也可以為注射機最在注射體積（cm3） 、澆注系統凝料體p1 積（cm3） 、單個塑件的體積（cm3） 。 估算澆注系統的體積：V=42570mm3 由此可求出： n1 故取 滿足我們設計要求。1?n 第 7 章 注射機的選擇及校核 31 7.3 鎖模力的校核 注射成型時，塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素， 其數值越大，需要的鎖模力也就越大。注射成型時，模具所需的鎖模力與塑件 在水平分型面上的投影面積有關，為了可靠地鎖模，不使成型過程中出現溢料 現象，應使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統在分型面上的投影面 積之和的乘積小于注射機額定鎖模離，即： （式中符號同前）pFAn??)(1 式中 為單個塑件在分型面上的投影面積，mm2; 為澆注系統在分型面上的投影與型腔不重疊部分的面積，mm2；1 P 為塑料熔體在型腔中的成型壓力，Mpa; 為注塑機的額定銷模力,N。pF 7.4 開模行程的校核 注射機開模行程是有限的，開模行程應該滿足分開模具取出塑件的需要。 因此，塑料注射成型機的最大開模距離必須大于取出塑件所需的開幕距離。為 了保證開模后既能取出塑件又能取出流道內的凝料，對于雙分型面注射模具， 需要滿足下式： （4-3）??10~521??aHS 式中 —模具開模行程； —推出距離（脫模距離，H1=200mm） —塑件高度；（H2=200mm） —定模板與中間板之間的分開距離。 （ ）ma390? 則 =90+89+122+5~10=701mm<800mm 小于注射機最大開合模行程，故滿足要求。 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文） 32 第 8 章 澆注系統的設計 澆注系統是引導塑料熔體從注射機噴嘴到模具型腔的進料通道，具有傳質、 傳壓和傳熱的功能，它分為普通流道澆注系統和熱流道澆注系統。該模具采用 普通流道澆注系統，包括主流到，分流道、冷料穴，澆口。 澆注系統的設計是注塑模具設計的一個重要環(huán)節(jié)，它對注塑成型周期和塑 件質量（如外觀、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響，故設計時要使型腔 布置和澆口開始部位力求對稱，防止模具承受偏載而產生溢料現象，而澆口的 位置也要適當，盡量避免沖擊嵌件和細小的型芯，防止型芯變形，澆口的殘痕 不影響塑件的外觀。概括說來，需要注意以下問題： 1.適應塑料的工藝性； 2.流程要短； 3.排氣良好； 4.避免料流直沖型芯或嵌件； 5.澆注系統在分型面上的投影面積應盡量小； 6.澆注系統的位置盡量與模具的軸線對稱； 7.修整方便，保證制品外觀質量； 8.防止塑件變形。 8.1 分型面的選擇 分型面是模具結構中的基準面，選擇模具分型面時通?？紤]如下有關問題： 1 根據塑件的某些技術要求，確定成型零件在動模和定模上的配置； 2 塑件的生產批量； 3 結合塑件的流動性確定澆注系統的形式和位置； 4 型腔的溢流和排氣條件； 5 模具加工的工藝性。 8.2 主流道的設計 主流道是指澆注系統中從注射機噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑 第 8 章 澆注系統的設計 33 料熔體的流動通道，是熔體最先流經模具的部分。在臥式注射機上主流道垂直 于分型面，為使凝料能順利拔出，設計成圓錐形，主流道通常設計在主流道襯 套（澆口套）中，為了方便注射，主流道始端的球面必須比注射機的噴嘴圓弧 半徑大 1～2mm，防止主流道口部積存凝料而影響脫模，通常將主流道小端直 徑設計的比噴嘴孔直徑大 0.5～1mm。其中，澆口套主流道大端直徑 D 應盡量 選得小些。如果 D 過大模腔內部壓力對澆口套的反作用也將按比例增大，到達 一定程度澆口套容易從模體中彈出。 如下圖 18 所示為主流道各部尺寸： 按照前面所選取的注射機的參數和設計要求主流道各部分尺寸計算如下： 主流道小端直徑 主流道球面半徑； 主流道錐角 α＝2°～6°，為了方便拉出主流道，這里取 α＝2°； 主流道長度 L＝ 2tan?dD?? 主流道大端直徑 8.3 澆口設計 澆口又稱進料口，是連接分流道與型腔之間的一段細短流道，澆口是連接 分流道與型腔的通道，它是澆注系統最關鍵的部分，它的形狀、尺寸、位置對 塑件的質量有著很大的影響。它的作用主要有以下兩個：一是作為塑料熔體的 通道，二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。 常用的澆口形式有直接澆口、側澆口、點澆口、輪輻澆口、潛伏澆口等。 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文） 34 由于不同的澆口形式對塑料熔體的充型特性、成型質量及塑件的性能會產生不 同的影響。而各種塑料因其性能的差異對于不同的澆口形式也會有不同的適應 性。 在模具設計時，澆口位置及尺寸要求比較嚴格，它一般根據下述幾項原則 來參考： 盡量縮短流動距離； 澆口應開設在塑件壁最厚處； 必須盡量減少或避免熔接痕； 應有利于型腔中氣體的排除； 考慮分子定向的影響； 避免產生噴射和蠕動； 不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設置澆口； 澆口位置的選擇應注意塑件外觀質量。 8.3.1 剪切速率的校核 生產實踐表明，當注射模主流道和分流道的剪切速率 R=5.8×10 ~5×10 23 第 8 章 澆注系統的設計 35 S 、澆口的剪切速率 R=10 ~10 S 時，所成型的塑件質量最好。對一般熱1? 451? 塑性塑料，將以上推薦的剪切速率值作為計算依據，可用以下經驗公式表示： R= 3.nvRq? 式中 ——體積流量（ CM /S） ； ——澆注系統斷面當量半徑v 33nR （CM） 。 8.3.2 主流道剪切速率校核 Q =0.8Q /T =338.2÷1.5=225.5 （CM /S）主 v公 3 T 注射時間：T=2.5（S ） ； R 主流道的平均當量截面半徑：R = =0.538（CM ） n421d? d 主流道小端直徑 ，d =0.63 （CM） ；d 主流道大端直徑，1 1 2 d =1.2（CM）2 R = = 3.1×158.9/(3.14×0.278 )=1.47×10 S 主 3.nvq?331? 5×10 ＜1.47×10 ＜5×10 (滿足條件)233 7.3.3 澆口剪切速率的校核 R = =3.67×152/(3.14×0.42 )=1.45×10 S 澆 3.nvq?331? 其中：澆口面積 S= /4×(D2 -D1 ),當量面積 S= R 所以 R ?2 ?2當n2當n =7mm。 單從計算上看，交口剪切速率偏小。但由于模具比較特殊，為一模 4 腔，無分流道，壓力損失少，進料速度快，成型比較容易， ，傳遞壓力好，所以 澆口的剪切速率是合適的。 寧波大紅鷹學院畢業(yè)設計（論文） 36 第 9 章成型零部件設計 本成型零件工作尺寸計算時均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差 和平均磨損量來進行計算。查表得 AS 收縮率為 Q=0.3～0.8%，故平均收縮率 為 Qcp=（0.3+0.8）%/2=0.55% ，考慮到工廠模具制造的現有條件，模具制造公 差取 z=△/3。 9.1 型腔和型芯工作尺寸計算 （1）型腔尺寸 已知在規(guī)定條件下的平均收縮率 S，塑件的基本尺寸 Ls 是最大的尺寸，其公差△為負偏差，因此塑件平均尺寸為 Ls-△，模具型腔的基 本尺寸 Lm 是最小尺寸，公差為正偏差，型腔的平均尺寸為 Lm+δz/2。型腔的 平均磨損量為 δc/2，如以 Lm +Z 表示型腔尺寸, AS 平均收縮率 S=0.55%. Lm +δz/2+δc/2=(Ls-△/2)+(Ls-△/2)S 經整理最終公式為：Lm0+δz=[(1+S)Ls-(0.5～0.75)△]0+δz 類 別 名 稱 塑件尺 寸 計算公式 工作尺 寸 204 0 - 0.56 204.77+0 .187 0 2000 - 0.38 200.81+0 .127 0 型 腔的 尺寸 Lm=[（1+Scp）Ls-0.75 Δ] 0+ z 80 0 -0.1 80+0.033 0 型 腔計 算 型 芯的 尺寸 Lm