电风扇叶片锁紧螺母的注射模设计【带自动脱螺纹结构】【说明书+CAD+PROE】

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Uses the ABS plastic injection in the design to take shape，the formation way is a mold two cavity, this paper concrete study products technology capability, had determined uses the formation equipment which the plastic the technological parameter and uses, had determined the mold manufactures the overall concept, analyzed and has solved molds gross structure and each effective range concrete structure, and has carried on some essential size computation and the intensity examination. This paper also halved the profile, the gating system and the mold emptier has carried on the analysis design, has completed the mold engineering plat design, finally has carried on the major parts processing technological design, has completed each work.Through the design, the synthesis has applied the university period most foundations and the specialized knowledge, deepens studies the knowledge system, has been familiar with the project application design.Keywords Injects the mold Formation Technology capability Design 南京理工大学泰州科技学院毕业设计(论文)开题报告 学 生 姓 名：周峰学 号：05010154专 业：机械工程及自动化设计(论文)题目：电风扇叶片锁紧螺母的注射模设计指 导 教 师:殷劲松2009 年 1月 3 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇科技论文的信息量，一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的信息量（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述摘要 在模具设计与加工过程中，采用Pro/E软件可以进行产品造型、模具设计、注射模拟到模具加工。通过模拟仿真对模具型腔的设计进行检验，可将问题发现于正式生产前，大大缩短制模时间，提高模具加工精度。关键词 塑料模具 Pro/E 应用 模具被誉为“百业之首, 工业之母”, 是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。近年来, 中国模具工业以年均20%的速度持续快速增长。截止2006 年年底, 中国模具销售额达720 亿元, 跃居世界第三。随着塑料工业的不断发展, 塑料模具占模具总量的比例逐渐提高。据统计, 2000 年中国塑料模具产值约100 亿元人民币, 2006 年已发展到300 多亿元人民币, 年均增长率超过21%, 高于模具行业总体发展速度。塑料模具的发展潜力是不可低估的1。一、 现代塑料模具的发展现代生产、生活中越来越多的产品特别是各种塑料制品及大型覆盖件等产品形状结构比较复杂，单使用图纸已很难正确和详尽地表达产品的形状和结构，这就要求模具设计制造者必须使用计算机辅助设计文件描述的手段，同时要求模具制造者必须充分掌握产品的各种资料2，包括产品的形状、尺寸、原料的特性、精度要求、特殊表面效果等。有些产品还需客户提供实物或模型。当前，我国工业生产的特点是产品品种多，更新换代快，市场竞争激烈。在这种情况下，用户对模具制造的要求是制件质量好，交货期越短越好，模具精度越高越好，模具价格越低越好，由此，现代塑料模具的制造应与当前经济发展的形势及以上要求相适应。二、 Pro_ENGINEER在模具中的应用Pro/ENGINEER（简称Pro/E）是美国参数技术公司（PTC）于1988年首先推出的使用参数特征造型技术的大型CAD/CAM/CAE集成化软件3，它集成了零件设计、产品装配、模具开发、自动测量和机构模拟等功能，在机械、模具、工业设计等行业得到广泛应用。在模具设计与加工过程中，采用Pro/E软件可以进行产品造型、模具设计、注射模拟到模具加工。通过模拟仿真对模具型腔的设计进行检验，可将问题发现于正式生产前，大大缩短制模时间，提高模具加工精度。目前采用Pro/E软件进行模具设计正逐渐成为塑料模具设计的发展趋势。1集成制造技术模具CAD/CAM/CAE系统的集成关键是建立单一的图形数据库，在CAD/CAM/CAE的各单元之间实现数据的自动传递与转换，使CAM/CAE阶段完全吸收CAD阶段的三维图形，缩短建模时间并减少误差；借助计算机对模具性能、结构、加工精度、熔体在模具中的流动情况及模具工作过程中的温度分布情况等进行分析和优化45。Pro/E软件采用面向对象的统一数据库和参数化造型技术，具备概念设计、基础设计和详细设计的功能，为模具的集成制造提供了优良的平台。2并行工程技术模具采取订单式的生产方式，属于单件生产，制造过程复杂，交货期短；而利用CAD、CAM单元技术制造模具，则制造精度低、周期长。为了解决上述难题，在模具制造过程中引入了并行工程技术67。并行工程是设计人员在进行产品零件设计时，就开始考虑模具的成型工艺、模具使用寿命等因素，并进行校对、检查，预先发现设计中的错误；在初步确立产品的三维模型后，设计、制造及辅助分析部门的设计人员同时进行模具结构设计、工程详图设计、模具性能辅助分析及数控机床加工指令的编程，而且每一个设计者对产品所做的修改可自动反映到其他部门，大大缩短设计、数控编程的时间810。传统的串行工艺路线为：模具结构设计模具型腔、型芯二维设计工艺准备模具型腔、型芯设计三维造型数控加工指令编程数控加工；采用Pro/E软件将其改为由不同部门设计人员同时进行高度工艺准备的并行路线，不但提高了模具的制造精度，而且可以缩短设计、数控编程时间达40%以上1112。并行工程的关键是实现零件三维图形数据共享，使每个设计者所使用的图形数据绝对相同，任何改动均能自动反映给其他设计人员，保证数据的唯一性和可靠性1314。Pro/E软件所具有的单一数据库、参数化实体特征造型技术，为实现并行工程提供了可靠的技术保证。3塑料模具设计专家EMXEMX模具设计专家是PTC公司为模具设计人员开发的专业模具设计的一个外挂模块，它能大大缩短模具设计人员创建、定制和细化模架部件以及模具组件所需的时间。EMX提供了智能、自动化模架和模具组件。组件就位后，系统会自动完成相邻模板和组件上的余隙切口以及钻孔和螺纹孔的操作，从而把模具设计人员从耗时的、重复性的模具细化工作中解放出来。EMX可以实现以下功能：（1）快速设计、定制和细化模架部件和组件；（2）自动完成余隙切口、螺纹孔、组件安装、顶杆修饰等工作；（3）可以同时向15个以上的模架及相关模具标准件厂商预先定制模具组件和部件；（4）自动生成组件和部件的2D工程图及BOM表；（5）对开模过程进行动态仿真及干涉检查。4塑料模具设计功能Pro/E中的Moldesign模块提供了方便、实用的三维模具设计与分析的各种工具，可辅助设计人员由产品的三维模型建立模具、装配模型，设计分型面、浇注系统和冷却系统等，从而完成模具成型（即凹模和凸模）部分的设计；并利用EMX提供的标准件库和标准模架库，完成顶出机构与模具总体装配设计。另外可以在Pro/E中进行塑料模具设计。它能让模具设计人员创建、修改和分析模具构件，并在模具设计变化时，快速将其更新。利用Pro/E进行模具设计，可以实现以下功能15：（1）评估零件：使用“拔模检测”和“厚度检测”功能，分析产品零件是否符合开模条件。（2）创建模具成型零件：装配模具模型对零件进行收缩率设置创建分型面（包括滑块、嵌件的分型面）分割工件以创建模具体积块抽取模具体积块来产生模具成型零件（模具零件的实体模型与产品模型相关，可用于数控加工）。（3）组装模具标准件：组装注塑模标准模架模具型腔的放置和陈列顶杆及其他模具标准件的组建流道的自动创建冷却水路的自动创建（包括3D冷却水路干涉检测）定义开模动作，进行开模模拟及干涉检查。（4）创建模具工程图：生成二维模具工程图，以指导模具生产16。总之，采用Pro/E软件进行塑料模具设计，可大大缩短设计时间，降低成本，提高设计精度和效率。参 考 文 献1 行业信息，模具制造发展J.模具制造，2008年第3期2 吴斌, 周京平. PRO/ENGINEER 模具设计技术与实践M.电子工业出版社.3 郭新玲. 塑料模具设计M. 清华大学出版社.4 符朝兴，焦洪宇. 三维机械设计M. 机械工业出版社.5 李国锋. 塑料模具设计的内涵与方法J. 长沙学院.6 许树勤，王文平. 模具设计与制造M.北京大学出版社.7 余蔚荔，余冠洲，刘乐年.CAD/CAM应用技术之一-Pro/ENGINEER造型篇M. 电子工业出版社.8 杨攀. PRO/ENGINEER WILDFIRE 2.0 中文版模具设计经典作品解析M. 北京: 中国电力出版社,2005.9 周峻辰. Pro/ENGINEER 中文野火版塑料模具设计专家实例精讲M. 北京: 中国青年出版社,2006.10 单泉, 等. Pro/ENGINEER Wildfire3.0 中文版模具设计专家指导教程M. 北京: 机械工业出版社,2006.11 詹友刚. Pro/ENGINEER2001中文版 模具设计教程M. 机械工业出版社.12 王定标，郭茶秀，向飒. CAD/CAE/CAM技术与应用M.化学工业出版社.13 王玉甲，张忠林，刘晓白. Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 模具设计完全自学手册M.机械工业出版社. 14 陶莜梅，杜小清. Pro/ENGINEER在塑料模具设计中的应用J. 茂名学院机电学院.15 凯德.精通Pro/ENGINEER中文野火版3.0-模具设计篇M. 中国农业出版社。16 李翔鹏, 康顺利. Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 模具设计M. 中国铁道出版社. 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一、 课题研究内容塑料件在各行各业及日常生活中使用越来越多，塑料模具的设计制造的社会需求日益增长，要求也越来越高，同时社会对具有三维CAD设计能力的人才需求也日益增长。电风扇叶片锁紧螺母形状不太复杂，模具具有脱螺纹机构，通过此注射模设计，对学生进行模具设计、工艺设计的基本技能训练与培养，使学生基本掌握利用三维CAD软件进行工程设计的方法，培养学生应用所学知识进行工程设计的能力，适应社会需求。二、 研究途径1测绘塑件图纸。要求实测实物尺寸，合理确定零件精度，利用三维CAD软件进行实体造型，生成工程图纸；2注塑机的选择，由于机构的结构和产量以及所给的各项要求，进行综合的考虑，采用卧式注塑机。3合模导向和定位机构设计，使用导向柱四根，同时与导套配合，既能够导向，又能够定位。4推出机构设计，使用自动脱螺纹进行脱模。5在对模具进行基本设计之后，就要进行相关的设计计算，在得到正确的数据后，利用Pro/E进行相关的设计，即可得到简单又优良的设计。在对模具进行设计完成之后，得到了模具的三维图。通过Pro/E可以生成模具的装配图，同时生成所有零件的图纸。再通过AutoCAD将图纸再画出来，进行必要的线型和尺寸标注。6编写设计说明书。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 年 月 日所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日 本科毕业设计说明书（论文） 第 34 页 共 34 页1 引言21世纪模具制造行业的基本特征是高度集成化.智能化.柔性化和网络化，追求的目标是提高产品质量及生产效率.缩短设计及制造周期，降低生产成本.最大限度地提高模具制造业的应变能力，满足用户需求。在我国模具工业总产值中，冲压模具占50%，塑料模具占33%，压铸模具占6%，其他模具各占11%。模具是现代工业，特别是汽车、摩托车、航空、仪表、仪器、电子通讯、兵器、家用电器、五金工具、日用品等工业必不可少的工艺装备。模具因其生产效率高、产品质量好、材料消耗低、生产成本低而获得广泛应用，与其它加工制造业所无法比拟的1。模具产品的品种很多，主要以冲压模具、塑料模具和压铸模具为主。塑料注射模具是现在所有塑料模具中使用最广的模具，能够成型复杂的高精度的塑料制品。设计塑料注射模具首先要对塑料有一定的了解，塑料的主要成分是聚合物。如我们常说的ABS 塑料便是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体采用乳液、本体或悬浮聚合法生产，使其具有三种单体的优越性能和可模塑性，在一定的温度和压力下注射到模具型腔，产生流动变形，获得型腔形状，保压冷却后顶出成塑料产品 2。现代模具设计与制造技术，涉及机械工程、信息与电子工程、冶金与材料工程、工程管理等学科专业范围。优化模具系统结构设计和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趋于智能化，提高型件成形加工工艺和模具标准化水平，提高模具制造精度与质量，降低型件表面研磨、抛光作业量和制造周期；研究、应用针对各种类模具型件所采用的高性能、易切削的专用材料，以提高模具使用性能；为适应市场多样化和新产品试制，应用快速原型制造技术和快速制模技术，以快速制造成型冲模、塑料注射模或压铸模等，应当是未来520年的模具生产技术的发展趋势。所以在这种情况下,研究这一课题是具有现实意义的。1.1 国内外模具技术及发展1.1.1 国外模具技术发展及目前水平国外的模具发展状况具体表现为以下七个特征3（1） 集成化技术 现代模具设计制造系统不仅应强调信息的集成，更应该强调技术人和管理的集成。在开发模式制造系统时强调“多集成”的概念，即信 息集成.智能集成.串并行工作机制集成及人员集成，这更适合未来制造系统的需要。（2） 智能化技术应用人工智能技术实现产品生命周期各个环节的智能化，以及模具设备的智能化，也要实现人与系统的融合及人在其中智能的充分发挥.（3） 网络技术的应用网络技术包括硬件与软件的集成实现。各种通讯协议及制造自动化协议，信息通讯接口，系统操作控制策略等，是实现各种制造系统自动化的基础。目前早通过了Internet实现跨国界模具设计的成功例子。（4） 多学科多功能综合产品设计技术产品的开发设计不仅用到机械科学的理论与知识，还用到了电磁学.光学.控制理论等，甚至要考虑到经济.心理.环境.卫生及社会等各方面的因素。产品的开发要进行多目标全性能的优化设计，以追求模具产品动静态特性.效率.精度.使用寿命.可靠性.制造成本与制造周期的最佳组合。（5） 虚拟现实与多媒体技术的应用虚拟现实在21世纪整个制造中都将有广泛的应用，可以用于培训.制造系统仿真.实现基于制造仿真的设计与制造.集成设计与制造.实现集成人的设计等。美国已于1999年借助于VR技术成功地修复了哈博太空望远镜。多媒体技术采用多种介质来存储.表达处理多种信息，融文字.语音.图象于一体，给人一种真实感。（6） 反求技术的应用在许多情况下，一些产品并非来自设计概念，而是起源于另外一些产品或实物，要在只有产品原型或实物模型，而没有产品图样的条件下进行模具设计和制造以便制造出产品。此时需要通过实物的测量，然后利用测量数据进行实物的CAD几何模型的重新构造。这种过程就是反求工程RE。建立了CAD几何模型后，就可以依据这种数字化的几何模型用于后续的许多操作4。（7） 快速成形制造技术快速成形制造技术RPM基于层制造原理，迅速制造出产品原型，而与零件的几何复杂程度无关，尤其在具有复杂曲面形状的产品制造中更能显示其优越性。它不仅能够迅速制造出原型供设计评估.装配校检.功能实验。而且还可以通过形状复制，快速经济地制造出产品模具，从而避免了传统模具制造的费时和耗成本的NC加工，因而RPM技术在模具制造中发挥着重要的作用。1.1.2 国内模具技术发展及目前水平从起步到现在，我国模具工业经历了半个多世纪的发展，已有了较大的提高，与国外的差距正在进一步缩小。现介绍如下：（1）成型工艺方面5除了液态模锻、粉末锻造成形工艺以外，还有多材质塑料成型模、高效多色注塑模、镶件互换结构和各种抽芯脱模机构的创新设计取得了较大进展；在陶瓷模具成形表面施以桂胶工艺，解决了模具的粘粉问题，同时采用磁吸技术，使其具有自动调整间隙的功能，保证陶瓷砖面平整，简化了模具结构。在冲压成形加工中，多功能复合模具逐渐增加。一副多功能复合模具除了冲压成形零件外，还担负着叠压、攻系、铆接和锁紧等组装任务，这种多功能复合生产出来的不再是单个零件，而是成批的组装件，可大大缩短产品的生产及装配周期，显著地提高生产率。（2）（超精加工和复合加工的发展 随着模具向精密化和大型化方向发展,加工精度超过1m的超精加工技术和集电、化学、超声波、激光等技术综合在一起的复合加工将得到发展。兼备两种以上工艺特点的复合加工技术在今后的模具制造中将有广阔的前景。（3）制造技术方面CAD/CAE/CAM技术的应用水平已上了一个新台阶。以高速发展的家电制造业为例，引进了美国、德国、日本、澳大利亚等国相当数量的CAD/CAM系统，取得了一定经济技术效益，促进和推动了我国CAD/CAM技术的发展。（4）人才方面人才短缺，特别是高素质技术人才、管理人才和技工的僵乏，已严重制约我国模具工业的发展。总体上与工业发达国家相比还有很大差距。鉴于模具设计和制造技术水平不够高。国外70%80%模具企业己进入中国建合资企业。虽然我国模具工业得到了长足的进步，但是，我国的模具工业与模具发达国家相比，还是有差距的。所以，今后我国模具工业的发展趋势是现代设计方法与工艺设计相结合，模具工业向着集团化、规模化方向发展，完善模具设计的CAD/CAE/CAM一体化技术。在模具的开发和制造过程中，采用数控精密高效加工设备、采用逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术。1.1.3 技术发展趋势（1）先进的快速模具制造技术该技术被称为自数控技术以来的又一次革命，尤其对模具工业的发展起到了极大的推动作用。RPM技术与RMT技术的结合，将是传统快速制模技术进一步深入发展的方向。RPM技术与陶瓷型精密铸造相结合，为模具型腔精铸成型提供了新途径。应用RPM/RMT技术从模具的概念设计到制造完成，仅为传统加工方法所需时间的1/3，成本的1/4左右，因而具有广阔的发展前景6。（2）热流道技术将得到推广由于采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国外热流道技术的发展很快，许多塑料模具厂生产的模具已有一半用上了热流道技术，有的厂甚至已达8%以上，效果十分明显。国内近几年来已开始推广应用，但总体还达不到10%，个别企业已达到30%左右。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道技术的关键7。（3）模具标准化程度将不断提高我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。为了适应模具工业发展，模具标准化工作必将加强，模具标准化程度将进一步提高，模具标准件生产也必将得到发展8。（4）电火花铣削加工技术的发展 电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术,它是用高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控镜一样),因此不再需要制造复杂的成型电极,这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展9。（5）其他方面气体辅助注射技术和高压注射成形等工艺将进一步发展气体辅助注射成形是一种塑料成形的新工艺,国内目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用10。12 塑料注射模具的设计步骤121 塑料件的工艺性分析（1）本课题是对电风扇叶片锁紧螺母的注射模设计。首先对电风扇叶片锁紧螺母进行观察并进行测绘，如图1.1，无特殊要求，尺寸公差按IT7级精度查取11。（2）塑件结构工艺性分析：（a）塑件高度为18mm，宽度55mm，塑件成型性能良好；（b）塑件本身有内螺纹，用自动脱螺纹方便脱模；（c）从塑件结构看，设置一个分型面。（3）塑件表面要求光滑无裂痕，未明确粗糙度值的按Ra6.3要求。图1.1 工件图122 电风扇叶片锁紧螺母材料的选择塑料材料的相对密度在0.832.2范围内，在众多的材料中只有比木材的相当密度稍高。且在各种的材料中，塑料材料具有最高的比强度，甚至比特种合金铝还要高。塑料还具有很好的绝缘性、防震、隔热、隔音性能。耐腐蚀性仅次于玻璃及陶瓷材料。且塑料材料具有优异的加工性能。电风扇叶片锁紧螺母选择的材料为ABS。ABS在常温下成微黄色或白色不透明颗粒，无味，无毒。ABS成型的塑件有较好的光泽，生产效率高，且价格便宜，原料易得。123 绘制模具装配草图模具装配图的设计应先从绘制装配图入手，根据塑件的具体情况，经过认真考虑、比较、初步确定出各部分的结构情况，最大限度地满足塑件的技术要求和模具的合理工艺性。以下就是装配草图中应考虑到的几个重要部分：（1）成型零件的结构及安装方法：塑件成型的好坏直接影响塑件质量、加工的难易程度。选择合理的成型位置能使成型结构在现有的设备状况下，基本满足技术上的需要，易于加工、易于修改维修和更换。（2）确定浇口位置及结构形式：模具设计中的一个重要环节就是浇口套的位置确定。浇口位置是保证浇注塑件快速和均匀的关键，所以我们要在保证塑件表面不受损伤的前提下，确定浇口主流道和分流道冷料穴的位置形状、大小及排气方法等，使注射时物料流畅，易于成型。且易于清除浇注塑料。（3）确定分型面的位置和结构形式：分型面是塑件取出时和浇注系统分离的接触面。一般情况下我们在设计时应根据塑料的几何形状，尺寸精度要求，兼顾其浇口形式、脱模方式、嵌件位置以及排气条件、易清除飞边、便于加工等诸因素，通盘考虑设计。（4）选择成型设备：根据塑件的具体情况，选择相适应的注射机并进行模具设计。成型设备有两个重要参数。一是理论注射容量，另一个是最大投影面积。根据这两个参数及可选用合适的成型设备。（5）侧抽机构的确定：根据塑件侧壁凹凸槽或孔及螺纹结构选择合适的侧抽机构。（6）顶出机构的确定：定模动模分型后，侧抽芯也完成了抽芯动作。塑件落在动模上，且垂直面上已完全清除了平行方向上的障，碍，折实顶出机构在注射机顶杆的驱动下将成型塑件从动模中顶出。（7）确定温度调节方式：温度的控制直接影响了塑件成型的尺寸、质量、外观和效率，所以每个模具都必须尽可能好的设计温度控制部分，为了取得较好的冷却效果，对冷却回路应由良好的布局，如冷却回路的位置、尺寸形状等，并预先考虑流出足够的冷却水路的安装空间。（8）确定主要结构件的尺寸：通过以上问题的初步确定，即可勾画出模体的轮廓，这时应确定导向机构的导柱及顶出系统的复位以及必要的先复位等的结构形式和安装位置，以及各组合部分的连接形式及所必须的支承板、支承块等。124 对零件进行造型设计并绘制工程图装配草图绘制完成后，就应开始对各零件做详细的造型设计。工程图尽量按1：1的比例画出，因为这样比较直观，容易发现问题，如果需要放大或缩小，必须严格按比例画出。按制图规划，正确标出尺寸、公差、行位公差其表面粗糙度等。最后，对模具进行装配并绘制装配图，编写设计说明书。主要零件绘制完成，对装配草图的自我检验和审定。即已存在的问题会充分暴露出来，经过改正修订后，描清并正式编号，标出模体的外轮廓尺寸以及模具的定位和安装尺寸。13 课程任务要求本课题是电风扇叶片锁紧螺母注射模的设计。要求对塑件进行测绘，并完成其CAD三维造型设计。电风扇叶片锁紧螺母注射模要求一模两腔，并自动脱螺纹。完成该注射模具装配图设计，全部零件图纸设计，模具成型零件CAD三维造型设计，以及完成该注射模具的制造工艺设计。2 方案分析与设计电风扇叶片锁紧螺母是一个结构简单的零件，设计的重点在于盒盖内部的螺纹结构。根据塑件的结构特点，成型模具需要采用内侧抽芯的成型结构。根据查找的各方面资料12，初步确定可以通过斜滑块抽芯或自动脱螺纹两种方法来实现。在比较之后发现，前者虽然能实现内螺纹的成型，但效果不好，且不能达到自动脱模的动作。用自动脱螺纹不仅可以完成内螺纹的成型，同时还能自动脱模，一举两得。所以我采用了自动脱螺纹机构来实现我的设计理念。具体方案如图2.1示。模具沿-面开始分型，分开一定距离后，电机带动蜗杆转动，又通过蜗轮，大齿轮，小齿轮使螺纹型芯转动，塑件表面的直纹起止转作用的同时，使制品向前移动，达到自动脱件目的。 图2.1 装配图 3 电风扇叶片锁紧螺母注射模的详细设计3.1 塑料注射成型机的选择3.1.1 注射成型机的分类（1）注射机按外形特征可分为立式、卧式、直角式三种13。（a）立式注射机：它的注射装置与合模机构都在同一竖直线上。优点:占地少，模具拆装方便，易于安放嵌件。缺点:重心高，加料困难;容积较小。（b）卧式注射机：目前使用最广泛的注射成型机械。它的注射装置与合模装置方向在同一水平线上横卧安装。优点:重心低，操作及维修方便，塑件可自行脱落，易实现自动化。缺点:模具安装麻烦，嵌件安放不稳，机器占地较大。（c）角式注射机：它的注射装置与合模装置方向呈垂直排列。优点、缺点介于立式注射机和卧式注射机之间。特别适用于成形中心不允许有浇口痕迹的平面塑件。（2）注射机按塑料在料筒的塑化方式不同可分为柱塞式注射机和螺杆式注射机。（a）柱塞式注射机；注射柱塞直径为20mm100mm的金属圆杆，当其后退时物料自料斗定量地落入料筒内，柱塞前进，原料通过料筒与分流梭的腔内，将塑料分成薄片，均匀加热，并在剪切作用下塑料进一步混合和塑化，并完成注射。多为立式注射机，注射量小于30g60g，不易成形流动性差、热敏性强的塑料。（b）螺杆式注射机：螺杆在料筒内旋转时，将料斗内的塑料卷人，逐渐压实、排气和塑化，将塑料熔体推向料筒的前端，积存在料筒顶部和喷嘴之间，螺杆本身受熔体的压力而缓慢后退。当积存的熔体达到预定的注射量时，螺杆停止转动，在液压缸的推动下，将熔体注入模具。卧式注射机多为螺杆式。3.1.2 塑料注射机通用的主要装置组成：（1）注射装置：它的主要作用是使固态的塑料均匀的塑化成熔融状态，并以足够的压力和速度将融料注入模腔中。它的主要部件有：料筒、料筒加热器、料斗、计量装置、螺杆、螺杆的驱动装置、喷嘴及其驱动装置。（2）合模机构：它的主要作用是保证成型模具有可靠的开合动作。因为在注射过程中进入模腔中的融料有较高的压力，这就要求合模装置给予模具足够的夹紧力、即锁模力，防止模具在融料高压力下推开。它的主要部件有：机架、定动模板、拉杆、合模油缸及肘节。（3）顶出装置：它的作用在开模到一定距离后，驱动模具的顶出装置，将部件从模具中顶出。（4）机械和液压传动及电气控制系统：注射成型是塑料塑化、模具闭合、压力、温度调节、注射入模、保压、制品固化定型、开模、顶出塑件等多道工序连续准确的发生过程，这些连续动作都是由机械和液压传动及电气控制的。工作前，模具分别安装在动模及定模上，注射模的动模板、定模板应分别与注射机动模板、定模板上的螺孔相适应。模具在注射机上的安装方法通常有螺栓固定和压板固定两种。塑件从模具中取出时所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，否则塑件无法从模具中取出。开模距离一般可分为两种情况:一是当注射机采用液压机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大行程决定，并不受模具厚度的影响即注射机最大开模行程与模具厚度无关；二是当注射机采用液压机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大行程决定，并受模具厚度的影响即注射机最大开模行程与模具厚度有关。3.1.3 注射成型机的计算（1）注射容量国产标准注射机的标准规定，以注射机注射ABS时在对空注射条件下，注射机螺杆或柱塞做一次最大行程所能达到的最大容量。由于ABS的密度为1.02-1.05g/cm3，即它的单位容量与单位质量向近，所以在目前实际中为便于计算，有时还沿用过去的习惯，通常也用其质量可作粗略计量。注射容量是选择注射机的重要参数，它在一定程度上反映了注射机的注射能力，标志着注射机能成型最大体积的塑料制品。确定了单个塑件的体积（质量）和模孔数量就可以大体上计算出多模塑件的总体积，再加上浇注系统中主流道、分流道、浇口、冷井的体积，即是一模塑料的总体积Vm。 Vm0.8Vz式中 Vm成型零件与浇注系统体积总和，cm3 ； Vz注射机最大注射容量，cm3 ； 估算：（2）最大成型面积最大注射面积是指塑料在模具在分型面上所允许成型的最大投影面积，也就是说在模具设计时，布局在模具分型面上的塑件及浇注系统的投影面积S，只能小于这个数据时才能正常可靠的注射。式中 S塑料在模具分型面上允许成型的投影面积；（3）模具的闭合高度注射机动压板的最大的行程和压板间最大和最小间距是一个固定的参数。它决定着所能安装的模具的闭合高度。对于所用的注射机来说，注射模的闭合高度必须符合下列的要求： H小HH大式中 H小注射机允许的最小厚度，mm，H小=100mm； H 注射机的实际闭合高度，mm； H大注射机允许的最大厚度，mm，H大=300mm；H=16+32+20+77+10+129+16=300 mm；（4）模具的顶出注射机的顶出装置通常有中心顶杆顶出、两侧顶杆顶出以及液压顶出几种形式。应在动模座板与注射机顶出位置相对的位置上，设置稍大于注射机顶杆的通孔，以便于注射机顶杆通过。（5）定位环和浇口套定位环是将定模部分装入注射机定压板的定位对中位置，应与注射机的定位孔采取动配合的连接形式，以保证模具体对中。（6）模具的截面尺寸可安装的注射模具外形最大尺寸取决于注射机的压板尺寸和拉杆的间距，因为此注射模的最长的边不应超过压板尺寸，而模具的最短边应小于拉杆间距，才能将注射模装入注射机，并应留有固定模体的压紧空间。同时，注射模动、定模上的紧固螺栓孔，也应与注射机压板上的标准螺孔一致。综合考虑上述条件，现决定采用一模两腔，注射机选择SZ-60/450卧式注塑机。见表3.1。表3.1 SZ-60/450注塑机参数表理论注射量/105螺杆（柱塞）直径/35注射压力/MPa125注射速率/(g/s)75塑化能力/(g/s)10螺杆转速/(r/min)14200锁模力/kN450拉杆内间距/280*250移模行程/220最大模具厚度/300最小模具厚度/100锁模形式双曲肘定位孔直径/55喷嘴球半径/2032 注射模具分型面的选择3.2.1 分型面的基本形式分型面的形式由塑料的具体情况而定，但大体上有平面式分型面、阶梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面14。3.2.2分型面选择的基本原则选择分型面的基本原则：（1）尽量使塑件开模时留在动模一侧；（2）分型面应有利于排气；（3）保证塑件外观质量要求；（4）有利于塑件分型和抽芯动作；（5）有利于塑件脱模；（6）考虑侧向分型面与主分型面的协调；3.2.3 分型面的选择根据对工件模型的观察和分型面选择的基本原则。现选择I-I为分型面。如图3.1。图3.1 分型面3.3 注射模具浇注系统的设计3.3.1 注射模具浇注系统的组成模具的浇注系统包括主流道、分流道、浇口及冷料穴，它是将熔融的塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所经的通道。在设计浇注系统之前必须确定塑件成型位置，可以采用一模多腔，浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要的环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观，物理性能，尺寸精度）都有直接的影响，设计时必须按如下原则：（1）型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而造成溢料现象；（2）型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸；（3）系统流道应尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大，太大则塑料耗费大）：尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压力损失尽可能小；（4）对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，及分流道尽可能平衡布置；（5）满足型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量；（6）浇口位置要适当，尽量避免冲击嵌件和细小型芯，防止型芯变形浇口的残痕不应影响塑件的外观；（7）合理设计冷却穴；3.3.2 注射模具主流道的设计（1）主流道的设计主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔，其形状为圆锥形，便于熔体顺利的向前流动，开模时主流道凝料又能顺利拉出来，主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间，由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模上，而是将它单独设计成主流道套镶入定模板内。主流道套通常又高碳工具钢制造并热处理淬硬。塑件外表面不许有浇口痕，又考虑取料顺利，对塑件与浇注系统联接处能自动减断。采用带直流道与分流道的潜伏式点浇口，为了方便于拉出流道中的凝料，将主流道设计成锥形，锥度为2 4，内表面的粗糙度为Ra0.8微米。主流道的设计遵循以下几点原则：（a）为便于从主流道中拉出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的膨胀，主流道设计成圆锥形，锥度取2 4，过大会造成流速减慢，易成涡流，内壁粗糙度为R0.8um；（b）主流道出口端呈过渡圆弧，其半径取r=1mm3mm,以减少流速转向过渡的阻力；（c）在保证塑件成形良好的情况下，主流道的长度应尽量短，否则会使主流道的凝料增多，且增加压力损失，使塑料熔体降温过多影响注射成形；（d）为使熔融塑料完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接，主流道对接处设计成半球形凹坑通常主流道进口端凹坑的球面半径Sr要比喷嘴球面半径Sr大1 mm 2 mm,凹入深度约5 mm，为了补偿主流道与喷嘴的对中误差，主流道进口端的直径D应比喷嘴出口直径d大0.5 mm 1 mm；（e）由于主流道要与高温高压的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道衬套，以便选用优质钢材单独加工和热处理，其大端兼作定位环，圆盘凸出定模端面的长度一般定为5mm10mm，大型模具时为15mm左右。（2）设计方案（a）形状：圆锥形；（b）锥角：3； （c）内壁的粗糙度为Ra0.63m；（d）主流道大端呈圆角，r=1mm。（e）喷嘴球的半径r=20mm，则凹坑的球面半径R=21mm；（f）凹坑深度：3mm；喷嘴孔径d=4mm；小端直径D=5mm；大端直径为9mm。（g）主流道长度取53mm。设计见图3.2：图3.2 浇口套3.3.3 注射模具分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开在分型面上，起分流和转向的作用。分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等，圆形和正方形截面流道的比面积最小（流道表面积于体积之比值称为比表面积），塑料熔体的温度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困难，而且正方形截面不易脱模，所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及U形。（1）分流道的设计要点总体归纳如下：（a）分流道的设计时应采用较小的截面积，以便在试模时为必要的修正留有余地； （b）在可能的情况下，分流道的长度应尽量的短，以减少压力损失；（c）保证熔体迅速和均匀地充满型腔；（d）分流道和型腔的分布原则是排列紧凑，间距合理；（e）在总体分布中，应综合考虑冷却系统的方式和布局，并留出冷却水路的空间。（2）分流道的长度分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置，从在输送熔料时减少压力损失，热量损失和减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。（3）分流道的布局在多型腔模具中分流道的布置中有平衡和非平衡两种，根据电风扇叶片锁紧螺母注射模要求一模两腔的要求我们选取平衡式，也就是指分流道到各型腔浇口的长度，断面形状，尺寸都相同的布置形式。它要求各对应部位的尺寸相等。这种布置可实现均衡送料和同时充满型腔的目的，是成型的塑件力学性能基本一致。而且在此模具中不会造成份流道过长的缺点。分流道的截面形状选择半圆形截面，它的效率比圆形稍差，但加工起来比圆形截面要简单。3.3.4 注射模具浇口的设计浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。浇口的设计与位置的选择直接影响到塑件能否完好的、高质量的注射成形。浇口可分成限制性浇口和非限制性浇口两类。非限制性浇口是整个浇注系统中截面尺寸最大的部位，它主要是对中大型筒类、壳类塑件型腔起引料和进料后的施压作用。限制性浇口是整个浇注系统中截面尺寸最小的部位。（1）注射模浇口的类型单分型面注射模的浇口可以采用直接浇口、中心浇口、侧浇口、环形浇口、轮辐式浇口和爪形浇口。（a）直接浇口直接浇口叉称为主流道型浇口，它属于非限制性浇口。这种形式的浇口只适于单型腔模具。它的特点是：流动阻力小，流动路程短及补缩时间长等；有利于消除深型腔处气体不易排出的缺点；塑件和浇注系统在分型面上的投影面积最小，模具结构紧凑，注射机受力均匀；塑件翘曲变形、浇口截面大，去除浇口困难，去除后会留有较大的浇口痕迹，影响塑件的美观。 （b）中心浇口当筒类或壳类塑件的底部中心或接近于中心部位有通孔时，内浇口开设在该孔处，同时在中心处设置分流锥，该浇口称为中心浇口。它具有直接浇口的一系列优点，而克服了直接浇口易产生的缩孔、变形等缺陷。（c）侧浇口侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体从内侧或外侧充填模具型腔，其截面形状多为(扁槽)，是限制性浇口。侧浇口广泛使用在多型腔单分型面注射模上，侧浇口的形式如图3.3所示。特点是 由于浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗量，同时去除浇口容易，不留明显痕迹。图3.3 侧浇口（d）环形浇口对型腔填充采用圆环形进料形式的浇口称环形浇口。环形浇口的特点是进料均匀。圆周上各处流速大致相等，熔体流动状态好型腔中的空气容易排出，熔接痕可基本避免，但浇注系统耗料较多，浇口去除较难。（e）轮辐式浇口轮辐式浇口是在环形浇口基础上改进而成，由原来的圆周进料改为数小段圆弧进料。这种形式的浇口耗料比环形浇口少得多且去除浇口容易。这类浇口在生产中比环形浇口应用广泛多用于底部有大孔的圆筒形或壳形塑件。轮辐浇口的缺点是增加了熔接痕，会影响塑件的强度。（f）爪形浇口爪形浇口加工较困难，通常用电火花成形。型芯可用做分流锥，其头部与主流道有自动定心的作用，从而避免了塑件弯曲变形或同轴度差等成形缺陷。爪形浇口的缺点与轮辐式浇口类似，主要适用于成形内孔较小且同轴度要求较高的细长管状塑件。（2）浇口的选择浇口位置的选择原则：（a）尽量缩短流动距离；（b）避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷；（c）浇口应开设在塑件厚壁处；（d）考虑分子定向的影响；（e）减少熔接痕，提高熔接强度。根据以上几点原则加上模具一模两腔的要求，我选择侧浇口。侧浇口为扁平形状，可以大大的缩短冷却时间，缩短成型周期。易于去除浇注系统的凝料而不影响塑件的外观。浇口设置在塑件表面，浇口截面形状简单，容易加工，且注射效率高。3.3.5 冷料穴和钩料脱模装置冷料穴设置在主流道的末端，即主流道正对面的动模板上。它的作用是用来储存注射间歇期间，喷嘴前端由散热造成温度降低而产生的冷料。在注射时，如果它们进入流道，将堵塞流道并减缓料流速度。进入型腔，将在塑件上出现冷疤或冷斑。推板式钩料装置由冷料穴、钩料杆组成，钩料杆安装在型芯固定板上，不与顶出系统联动。3.4 注射模具成型零件和模体的设计3.4.1 注射模具型腔的结构设计型腔的结构形式大致可以分为以下几种：（1）整体式整体式型腔由整块材料加工而成的型腔。它的优点是：强度和刚度都相对较高，且不易变形，塑件上不会产生拼模缝痕迹。（2）整体组合式型腔由整块材料制成，用台肩或螺栓固定在模板上。它的主要优点是便于加工，特别是在多型腔模具中，型腔单个加工后，在分别装入模板，这样容易保证各型腔的同心度以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件进行处理等。（3）局部组合式型腔由整块材料制成，但局部镶有成型嵌件的局部组合式型腔。局部组合式型腔多于型腔较深或形状较为复杂，整体加工比较困难或局部需要淬硬的模具。（4）完全组合式完全组合式是由多个螺栓拼块组合而成的型腔。它的特点是，便于机加工，便于抛光研磨和局部热处理。节约优质钢材。这种形式多用于不容易加工的型腔或成型大面积塑件的大型型腔上。电风扇叶片锁紧螺母注射模的型腔部分不是很复杂，可利用电火花进行。这里选择整体式型腔。3.4.2 注射模具型芯的结构设计型芯的结构形式大体有：整体式；整体复合式；局部组合式；完全组合式。电风扇叶片锁紧螺母注射模的型芯的结构整体式。3.4.3 注射模具成型零件的尺寸确定（1）平均收缩率计算型腔尺寸ABS的收缩率一般为0.3%0.8%,从而得出ABS的平均收缩率为0.6%。径向尺寸ABS的一般精度等级为6级。同时得出塑料制件的尺寸公差。又由于塑件的外径D=25.00，所以查表得=0.45按照平均收缩率计算凹模径向尺寸公式式中 LM凹模的径向尺寸，mmScp塑料的平均收缩率，%Ls塑件径向公称尺寸，塑件公差值，z凹模制造公差，已知Ls =25.00Scp =0.006=0.45所以 z=/3=0.15深度尺寸ABS的一般精度等级为6级。同时得出塑料制件的尺寸公差。又由于塑件的深度尺寸Hs =15.00，所以查表得=0.40按照平均收缩率计算凹模深度尺寸公式式中HM凹模的深度尺寸，Scp塑料的平均收缩率，%Hs塑件高度公称尺寸，塑件公差值，z凹模深度制造公差，已知Hs =15.00Scp =0.006=0.40所以z=/3=0.13（2）按平均收缩率计算组合型芯尺寸径向尺寸ABS的一般精度等级为6级。同时得出塑料制件的尺寸公差。所以d=9，所以查表得=0.37按照平均收缩率计算型芯径向尺寸公式式中LM组合型芯的径向尺寸，Scp塑料的平均收缩率，%Ls塑件径向公称尺寸，塑件公差值，z组合型芯制造公差，已知Ls =9.00Scp =0.006=0.37所以z =/3=0.12高度尺寸ABS的一般精度等级为6级。同时得出塑料制件的尺寸公差。又由于塑件的深度尺寸Hs=15.00-3.00=12.00，所以查表得=0.36按照平均收缩率计算组合型芯高度尺寸公式式中HM型芯高度尺寸，Scp塑料的平均收缩率，%Hs塑件孔深度公称尺寸，塑件公差值，z组合型芯高度制造公差，已知Hs =13.00Scp =0.006=0.36所以z =/3=0.12（3）分流道的设计采用半圆形截面流道。因为塑料熔体在流道中流动时，表面冷凝冻结，起绝热的作用，熔体仅在流道中心流动，因此分流道的理想状态应是其中心线与浇口的中心线位于同一直线上，而半圆形截面可以满足。分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口的位置，从输送熔体时的减少压力损失和热量损失及减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。对于壁厚小于3，质量在200g以下的塑件可用公式式中 W流经分流道的塑料量，gL分流道长度，D分流道直径，为6其中 n型腔数目m塑件质量，g得出取分流道的长度为112分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响。分流道的布置形式有平衡式和非平衡式两种。此设计中我采用的是平衡式布置。平衡式布置可以使各型腔同时均衡的进料，从而保证了各型腔成型出来的塑件在强度.性能.重量上的一致性。设计见图：图3.4分流道3.5 注射模具的顶出机构的设计3.5.1 自动脱螺纹机构对于某些带有螺纹的塑件，采用自动脱螺纹机构方便塑件的取出，而且运动平稳，塑件不易变形。在该模具设计中考虑到塑件体积不是很大且有内螺纹，所以选择自动脱螺纹机构。3.6 塑料注射模具的温度调节系统设计在注射成型过程中，模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性和表面质量等，并且对生产效率起到决定性的作用，在注射过程中，冷却时间占注射成型周期的约80%，然而，由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具温度的要求不尽相同，因此，对模具冷却系统的设计及优化分析在一定程度上决定了塑件的质量和成本，模具温度直接影响到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件质量，而模具温度的高低取决于塑料结晶性，塑件尺寸与结构、性能要求以及其它工艺条件如熔料温度、注射速度、注射压力、模塑周期等。影响注射模冷却的因素很多，如塑件的形状和分型面的设计，冷却介质的种类、温度、流速、冷却管道的几何参数及空间布置，模具材料、熔体温度、塑件要求的顶出温度和模具温度，塑件和模具间的热循环交互作用等。（1）低的模具温度可降低塑件的收缩率。（2）模具温度均匀、冷却时间短、注射速度快，可降低塑件的翘曲变形。（3）对结晶性聚合物，提高模具温度可使塑件尺寸稳定，避免后结晶现象，但是将导致成型周期延长和塑件发脆的缺陷。（4）随着结晶型聚合物的结晶度的提高，塑件的耐应力开裂性降低，因此降低模具温度是有利的，但对于高粘度的无定型聚合物，由于其耐应力开裂性与塑料的内应力直接相关，因此提高模具温度和充模，减少补料时间是有利的。（5）提高模具温度可以改善塑件的表面质量。在注射成形过程中，模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率，根据塑料的要求，注射到模具内的塑料温度为2000C左右，而从模具中取出塑件的温度约为600C，温度降低是由于模具通入冷却水，将温度带走了，普通的模具通入常温的水进行冷却，通过调节水的流量就可以调节模具的温度。因电风扇叶片锁紧螺母使用的塑料是PE，要求模温高，若模具温度过低则会影响塑料的流动性，增加剪切阻力，使塑件的内应力较大，甚至还出现冷流痕、银丝、注不满等缺陷。因此在注射开始时，为防止填充不足，充入温水或者模具加热。总之，要做到优质、高效率生产，模具必须进行温度调节。对温度调节系统的要求：（1）确定加热或是冷却；（2）模温均一，塑件各部分同时冷却；（3）采用低的模温，快速且大量通冷却水；温度调节系统应尽量结构简单，加工容易，成本低谦。3.6.1 模具冷却系统的设计根据模具冷却系统设计原则：冷却水孔数量尽量多，尺寸尽量大的原则可知，冷却水孔数量大于或等于3根都是可行的。这样做同时可实现尽量降低入水与出水的温度差的原则。根据书上的经验值取4根，冷却水口口径为6mm.另外，具冷却系统的过程中，还应同时遵循：（1）浇口处加强冷却；（2）冷却水孔到型腔表面的距离相等；（3）冷却水孔数量应尽可能的多，孔径应尽可能的大；（4）冷却水孔道不应穿过镶快或其接缝部位，以防漏水。（5）进水口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通常应设在注塑机的面。（6）冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处。而且在冷却系统内，各相连接处应保持密封，防止冷却水外泄。3.6.2 模具加热系统的设计因在PE要求的熔融温度较高。而且流动性能为中性，同时在注射时模具温度要求在600C左右，所以该模具必须加热。模具加热方法包括：热水，热空气，热油及电加热等。由于电加热清洁、结构简单、可调节范围大，所以在该模具中应用电加热。3.7 模具结构设计模具结构设计在方案和详细设计计算的基础上采用三维CAD系统进行具体设计。目前的CAD软件很多，如工程图设计普遍采用的二维AutoCAD，功能强大的三维设计加工软件UG、Pro/Engineer等，还有易学易用的Solid Work、Solid Edge等。设计采用自上而下、上下结合的设计方法。首先根据模具结构方案进行各主要零件的三维造型和设计，然后进行装配体装配设计，在装配设计过程中发现的干涉碰撞等结构问题再进行修改，最后完善零件的设计1517。如图3.5：图3.5 模具爆炸图4 注射模加工工艺设计塑料模具的零件类型很多，加工条件不同其加工方法各不相同。目前模具的主要加工手段有：经济低精度的通用加工、电火化成型与线切割加工、精密数控加工、高速切削加工等。由于电风扇叶片锁紧螺母注射模精度要求一般，模具结构尤其是型腔结构复杂程度一般，因此模具的加工立足于经济、可行，故采用了普通加工与电火花成型结合的工艺方法。根据零件类型下面简单分析一下主要类型零件的加工工艺。4.1 坯料确定坯料是指模具零件采用材料的原始状态。一般情况下，采用标准棒料或板材，也可采用锻造坯料。在专业模具企业中，对性能要求不高的材料多采用标准规格材料，而对性能要求较高发材料要经锻造，然后经热出路调质后具有适当硬度和便于加工抛光的专用模具用钢切割成坯料，这种形式加工余量小，节省了人工和材料用量。坯料通过锻造可使金属材料的金相组织密实，对其强度和刚度也有提高。只是应严格控制加工余量，加工余量过大，会引起材料和加工工时的浪费。4.2 模板的平面加工（1）模板平面的粗加工平面切削加工是指车床、刨床、铣床等对坯料的6个方面进行粗加工，再去掉坯料的加工余量后，在留出足够的半精加工余量，同时对模板上较大的孔也应该进行粗加工。粗加工完成了以后，应进行一次退火处理或调质处理，以去除模板的内部应力，使其组织稳定，以防止在模具制造、模具成型或淬火过程中的变形或淬裂。（2）模板平面的半精加工在经过退火而消除内应力之后，模板会产生不同程度的变形。半精就是去除其变形量，并给精加工留出适当的加工余量。（3）模板平面的精加工通过以上的加工程序，模板已形成了基本轮廓。采用平面磨床磨削模板厚度的两平面，并达到要求的厚度尺寸和表面粗糙度。这两个分模面即是z轴方向上的加工基准面。取任意相邻的两个侧面进行高精度的直角加工，并与模板平面相互垂直。这两个面即是x，y方向上的加工基准面，分别作文字标记，如x，y。当平面的精度要求，特别是平面度公差要求很高时，可以采用研磨的方法，即采用铸铁平板作为研具，由很细的金刚砂做磨料，施以较小的压力均匀平衡的去除配合面的余量，达到多面积的良好接触。（4）薄板的精加工当薄板较薄或太薄时，在淬火填质或淬硬后容易发生弯曲或翘曲形变的现象。薄板在磨削发生形变时，应使用薄而宽的挡板，将薄板四周挡住，并将被加工的薄板的凹面向下，然后以很小的磨削量对凸面进行磨削，当磨削的部分长度达到薄板长度的2/3时，将薄板翻面，依然采取精度磨削的状态，这样反复数次，直到翘曲的现象完全消失，才能按常规磨削。因此，薄板的预留量应该加大，以防止达到尺寸要求时局部仍有凹处，而导致薄板报废现象。5 塑料注射模具型腔常用加工方法及设备5.1 型腔的普通切削加工方法及设备（1）车床车床是以加工回转体零件为主的机械加工机床。车床的种类很多，包括卧式车床(普通车床)、立式车床、转塔车床，自动车床等。车床工作时被加工工件装在卡盘上，主轴使工件做旋转运动，刀具在进给箱的带动下做直线运动，完成切削加工。在模具零件加工中，可以使用车床加工圆形型腔、型芯、导柱、导套等回转体零件。（2）铣床铣床可以加工平面，曲面等各种表面，常见的铣床有立式铣床、卧式铣床、万能铣床、工具铣床等，铣床可以加工出平面、沟槽、曲面等形状。（3）刨床刨床主要用于平而加工，常见的刨床有牛头刨床、龙门刨床、插床等。牛头刨床工作时，被加工工件用平口u钳安装于工作台上，工作台可以做左右移动。刨刀固定在滑枕上的刀架中，刨刀做前后移动，通过刨刀与工件的相对运动，完成平面加工。龙门刨床用于加工尺寸较大的工件。插床又称立式牛头刨床，主要用来加工工件的内表面，如键槽、多边形孔。（4）磨床磨床是用砂轮或其他磨料对金属工件进行加工的机床。常见磨床有平面磨床、外圆磨床、自圆磨床等。磨削也是一种切削，砂轮表面上的每个磨粒，可以近似地看成一个微小的刀齿，对金属表面进行切削。磨削加工精度高、表面粗糙度值小，一般常用于半精加工和精加工。不同的磨削机床可以加工平面、外圆表面、内圆表面以及各种曲面。（5）钻床钻床是以加工孔为主的机械加工机床，常见的钻床有台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、深孔钻床等。钻床工作是将被加工工件固定在工作台上，钻头旋转并做直线运动完成孔的加工。利用钻床可以自I F模具上的各种孔，深孔钻床还用来加工冷却水道等较深的孔。（6）数控加工机床数控加工机床简称为数控机床(NC机床)，数控就是指把控制机床或其他设备的操作指令(或程序)，以数字形式给定的一种控制方式。利用这种控制方式，按照给定程序自动地进行加工的机床称为数控机床。目前数控机床已经得到广泛应用，数控机床的种类有数控车床，数控铣床，数控磨床，加工中心等，其机械部分与普通车床的差别不大。数控车床不仅能够完成普通的车削加工，而且利用数控系统和进给伺服系统复杂曲线组成的回转表面。数控铣床的机械部分与普通铣床基本相同，工作台可以做横向、纵向和垂直方向的运动，因此普通铣床所能加工的工艺内容，数控铣床都能完成，此外其数控系统通过伺服系统同时控制两个或三个轴同时运动，加工出复杂的三维型面。数控铣床还可以作为数控钻床或数控镗床，加工具有一定尺寸精度要求和一定位置精度要求的孔。在数控铣床的基础上增加刀具库和自动换刀系统就构成了加工中心。加工中心的刀具库可以存放十几把甚至更多的刀具，由程序控制换刀机构自动调用与更换，这样就可以一次完成多种工艺加工。5.2 型腔的特种加工特种加工是直接利用电能、化学能、光能等进行加工的方法。特种加工与普通机械加工有本质的不同，它不要求工具材料比工件材料更硬，也不需要在加工过程中施加明显的机械力它可以解决普通机械加工无法完成的加工工作，适合于加工各种不同材料而且结构复杂的模具零件，是模具制造中一种必不可少的重要加工方法。5.2.1 电火花加工电火花加工的原理是基于工具电极与工件电极(正极与负极)之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来对工件进行加工，以达到一定形状、尺寸和表面粗糙度要求的加工放法。电火花加工也称放电加工或电蚀加工。当工具电极与工件电极在绝缘液体中靠近时，极间电压将在两极间“相对最靠近点”电离击穿，形成脉冲放电。在放电通道中瞬时产生大量的热能，使金属局部熔化甚至汽化，并在放电爆炸力的作用下，把熔化的金属抛出去达到蚀除金属的目的。电火花加工机床一般由四大部分组成，脉冲电源、间隙自动调节器、机床床身、工作液及其循环过滤系统。电火花加工特点:脉冲放电的能量密度高；工具电极与工件间无作用力；工件加工质量高；加工适应性广；自动化程度高。塑料模具型腔常用的电火花工艺方法有：单电极平动加工法；多电极更换加工法；分解电极加工法。 5.2.2 电火花线切割加工电火花线切割加工与电火花成形加丁的原理足一样的，都是基于电极间脉冲放电时的电火花腐蚀原理，即极间液体介质被击穿后形成火花放电时，会产生大量的热量使电极表面的局部金属瞬间熔化和汽化，并把熔化和汽化了的金属去除掉，以实现加工目的。所不同的是，电火花线切割加工不需要制作复杂的成形电极，而是用不断移动的电极丝(铜丝或钼丝)作为工具，工件则按预定的轨迹进行运动而“切割”出所需的零件。电火花线切割加工特点如下：（1）采用线电极加工工件以线电极代替成形电极，不需要制造复杂的成形电极，省去了成形电极的设计与制造费用缩短了生产准备时间。（2）适合加工复杂零件由于线电极的电极丝较细，可以加工窄缝、微细异形孔和复杂形状的零件。（3）加工效率高由于线电极的切缝很窄，而且只对工件进行轮廓切割加工，实际金属蚀除量很少，材料利用率高，而且加工切割下来的材料还可以再利用，同时电火花线切割的加工速度较高。（4）线电极加工精度高加工时由于采用移动的电极丝，因此电极丝在单位长度上的损耗较少，对加工精度的影响也就小。尤其是采用单向走丝进行线切割时，电极丝只使用一次，电极丝损耗对加工精度的影响就更小了。因此，工件加工精度高。（5）加工零件形状受限制电火花线切割加工只能加丁以直线为母线的曲面，而不能加工任意空间曲面，不能加工盲孔类零件表面和阶梯成形表面。（6）电解加工电解加工是利用金属在电解液中的“电化学阳极溶解”来加工工件的。加工时，工件接直流电源的正极，工具接电源负极，工具以恒速向工件缓慢进给，具有一定压力(0.49MPa1.96 MPa)的电解液从二极之间流过，并把阳极工件溶解下来的电解产物以5m/s50 ms的速度冲走。电解加工与其他加工方法相比较，具有如下优点：（1）加工适应性广电解加丁与被加T材料的硬度，强度，韧性等无关，故可加工任何金属材料。常用于加工高温合金，钛合金，不锈钢，淬火钢和硬质合金等难切削材料。（2）生产效率高能以简单的直线进给运动，一次加工出复杂的型腔，型孔或外形表面。因此生产效率高，约为电火花加工的5倍10倍。（3）表面质量好电解加工表面质量好，不会产生毛刺，也没有残余应力和变形层，对材料的强度和硬度均无影响。（4）工具损耗小电解加工时，工具负极材料本身不参与电极反应，同时工具材料又是抗腐蚀良好的不锈钢或黄铜等，所以工具负极基本上没有损耗。本模具中较复杂的成型零件主要是型腔，因此在工艺设计时先采用普通刨削和铣削加工进行毛坯加工和半精加工，热处理后磨削定位面和加工面，再用电火花成型加工两型腔，最后进行人工修磨抛光。结束语通过此毕业设计，掌握了模具设计的方法和步骤，并结合具体的零件进行了具体的设计工作，包括确定型腔的数目、选择分型面、确定浇注系统、