小型加濕器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及水箱模具設(shè)計(jì),小型,加濕器,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),水箱,模具設(shè)計(jì) 分 類 號(hào) 密 級(jí) 寧波大紅鷹學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 小型加濕器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及水箱模具設(shè)計(jì) 所 在 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 老 師 年 月 日 誠(chéng) 信 承 諾 我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫的畢業(yè)論文《小型加濕器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及水 箱模具設(shè)計(jì)》均系本人獨(dú)立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的 觀點(diǎn)和材料，均作了注釋，若有不實(shí)，后果由本人承擔(dān)。 承諾人（簽名）： 年 月 日 I 摘 要 利用三維軟件，綜合運(yùn)用所學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)知識(shí)， 完成加濕器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及特定零件的模具設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容包括加濕器主題元素的確定、 運(yùn)用 Pro/Engineer 對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行造型、產(chǎn)品渲染、某個(gè)零件的模具、運(yùn)用 CAD 結(jié)合 Pro/Engineer 繪制加工圖紙、設(shè)計(jì)總結(jié)。 關(guān)鍵詞：Pro/E CAD 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì) 加濕器 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)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(chǎn)品設(shè)計(jì) .............................................................................................................................5 3.1 產(chǎn)品外形設(shè)計(jì) ........................................................................................................................5 3.2 外殼設(shè)計(jì) ................................................................................................................................5 3.2.1 材料選擇 .............................................................................................................................5 3.2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .............................................................................................................................6 3.3 加濕器設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(chǎn)綱領(lǐng) ............................................................................................................................21 4.1.4 塑件分析 ............................................................................................................................21 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 第 5 章塑件結(jié)構(gòu)及工藝性分析 .....................................................................................................22 5.1 塑件結(jié)構(gòu)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(zhì)量 ...................................................................................................................23 第 6 章 AS 的材料成型特征與工藝參數(shù) .....................................................................................24 6.1 AS 性能 .................................................................................................................................24 6.1.1 物理性能 ............................................................................................................................24 6.1.2 AS 成型特點(diǎn) ......................................................................................................................24 第 7 章注射機(jī)的選擇及校核 .........................................................................................................26 7.1 注射機(jī)的選擇 .......................................................................................................................26 7.2 型腔數(shù)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(tǒng)的設(shè)計(jì) ...............................................................................................................30 第 9 章成型零部件設(shè)計(jì) .................................................................................................................34 9.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算 ...................................................................................................34 9.2 型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 ..............................................................................................................35 第 10 章 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .............................................................................................................36 總 結(jié) ...............................................................................................................................................38 參考文獻(xiàn) .........................................................................................................................................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(yīng)該首先凈化我們 自己的生活環(huán)境，即室內(nèi)環(huán)境。而加濕器、加濕器和空調(diào)器等家用電器，都是 人們用來創(chuàng)造人工氣候環(huán)境的現(xiàn)代化家庭基本設(shè)備。但是濕度測(cè)控器在生活應(yīng) 用中卻還不普遍，因此本次設(shè)計(jì)的目的主要是實(shí)現(xiàn)空氣濕度的自動(dòng)控制，即可 以按照不同用戶的需要隨意調(diào)整加濕的濕度范圍，自動(dòng)地控制加濕裝置的工作 狀態(tài)，同時(shí)，當(dāng)室內(nèi)濕度低于設(shè)定的最小值時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)為室內(nèi)增加濕度。 基于各方面的考慮，設(shè)計(jì)時(shí)按照超聲波加濕器進(jìn)行設(shè)計(jì)。 1.1.2 研究的意義 近年來，每到換季的時(shí)候， “流感”就像“瘟疫”一樣悄然而至，使許多人 “弱不禁風(fēng)” ，在流感病毒的襲擊下病倒了。于是人們想方設(shè)法預(yù)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(shì)？如何能防患于未然呢？ 醫(yī)學(xué)工作者對(duì)流感的發(fā)病原因和預(yù)防作了長(zhǎng)期、深入的調(diào)查研究。1999 年， 日本名古屋大學(xué)健康環(huán)境醫(yī)學(xué)系教授須藤千春發(fā)表了一份關(guān)于空氣濕度與人體 健康的關(guān)系的研究報(bào)告，在學(xué)術(shù)界引起廣泛的關(guān)注。該研究發(fā)現(xiàn)：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(zhǎng)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(huì)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(xué)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(xì)菌的侵害。 近年流感多發(fā)與空氣濕度較低有著密切的關(guān)系。溫暖、干燥易于細(xì)菌、病 毒的滋生和傳播，抗流感應(yīng)以預(yù)防為主，營(yíng)造健康的室內(nèi)濕度，提高人體的免 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 疫力，是切實(shí)可行的預(yù)防流感的方式。人們可采用加濕器改善室內(nèi)空氣濕度， 創(chuàng)造健康 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 的生活環(huán)境。因此本設(shè)計(jì)是有一定的使用價(jià)值的。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 濕度傳感器產(chǎn)品及濕度測(cè)量屬于 90 年代興起的行業(yè)。隨著時(shí)代的發(fā)展，科 研、農(nóng)業(yè)、暖通、紡織、機(jī)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(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，對(duì)環(huán)境溫、濕度的控制以及對(duì)工業(yè) 材料水分值的監(jiān)測(cè)與分析都已成為比較普遍的技術(shù)條件之一。工業(yè)加濕器在中 國(guó)的發(fā)展是在改革開放之后，真正的大發(fā)展是上世紀(jì) 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(dòng) 機(jī)、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(dòng)機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn) 生的負(fù)壓將水吸到旋轉(zhuǎn)的擴(kuò)散盤上，并且靠離心力將擴(kuò)散盤上的水?dāng)U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(yīng)的換能器 把高頻脈動(dòng)電信號(hào)轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動(dòng)，產(chǎn)生 1.7—2MHz 的高頻振動(dòng)，用以造 成劇烈的水滴撕裂，將水霧化成超微細(xì)粒，并且被電風(fēng)機(jī)吹散到空氣中去，以 便調(diào)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(bào)訊裝置，只能依靠人體感觀的經(jīng)驗(yàn)去手工調(diào)控加濕度。 第 2 章 電路設(shè)計(jì)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(gè)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(fù)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(chǎn)生的超聲能 量直接作用于水，而水在強(qiáng)烈的超聲空化作用下被霧化。霧化的微細(xì)水顆粒， 經(jīng)過獨(dú)特的風(fēng)道吹送至增濕空間，水霧粒子與流動(dòng)空氣進(jìn)行熱濕交換，達(dá)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(shù)則是加濕領(lǐng) 域剛剛采用的新技術(shù)，純凈加濕器通過分子篩蒸發(fā)技術(shù)，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(chǎn)生蒸氣，用風(fēng)機(jī)將蒸氣送出。所以電加熱式加濕器是技術(shù)最簡(jiǎn)單的 加濕方式，缺點(diǎn)是能耗較大，不能干燒，安全系數(shù)較低、加熱器上容易結(jié)垢。 市場(chǎng)前景不容樂觀。電熱式加濕器一般和中央空調(diào)配套使用，一般不單獨(dú)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(dǎo)電面積越大，通過電流也越強(qiáng)，因而發(fā)熱量也越大。所 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 以，產(chǎn)生的蒸汽量多少可以用水位高低來調(diào)節(jié)。 五、離心式加濕器 離 心 式 加 濕 器 的 原 理 是 離 心 式 轉(zhuǎn) 盤 在 電 機(jī) 作 用 下 高 速 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 將 水 強(qiáng) 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(dá) 到 空 氣 充 分 加 濕 和 降 溫 的 目 的 。 在本次設(shè)計(jì)中使用的事超聲波加濕器。 第 3 章 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 7 第 3 章 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 3.1 產(chǎn)品外形設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)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(chǎn) 生的超聲能量直接作用于水，而水在強(qiáng)烈的超聲空化作用下被霧化。霧化的微 細(xì)水顆粒，經(jīng)過獨(dú)特的風(fēng)道吹送至增濕空間，水霧粒子與流動(dòng)空氣進(jìn)行熱濕交 換，達(dá)到等焓加濕空氣的目的。 圖 3-1 產(chǎn)品造型 3.2 外殼設(shè)計(jì) 3.2.1 材料選擇 塑件的選材應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面，以判斷其是否能滿足使用要求。 （1） 、塑件的力學(xué)性能，如強(qiáng)度、剛性、韌性、彈性、彎曲性能、沖擊性 能以及對(duì)應(yīng)力的敏感性。 （2） 、塑料的物理性能，如對(duì)使用環(huán)境溫度變化的適應(yīng)性、光學(xué)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(xué)性能，如對(duì)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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(dòng)性、結(jié)晶性、熱敏性等。 本次設(shè)計(jì)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(xué)穩(wěn)定性和 表面硬度，其抗拉強(qiáng)度可達(dá) 35～50MPa。ABS 的耐候性是它的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，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(shí)會(huì)在制件上 產(chǎn)生斑痕、云紋、銀絲、氣泡等缺陷，故在注射成型之前應(yīng)進(jìn)行干燥處理。 ABS 熔體中具有中等黏度特性，流動(dòng)性好。設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 塑料的總體尺寸主要取決于塑料品種的流動(dòng)性。塑料外形尺寸還受成型設(shè) 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(yīng)將塑件設(shè)計(jì)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(dòng)，成型工藝條件的變化，塑件的形狀，飛邊厚度的波動(dòng)，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(yīng)盡量把塑件尺寸精度設(shè)計(jì)的低一些。 塑料制件的表面質(zhì)量包括表面粗糙度和表觀質(zhì)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(guān)。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(yīng)為塑件的 1/2，即 R 0.01～0.63 m。 塑件應(yīng)有一定的厚度才能滿足使用時(shí)的強(qiáng)度和剛度要求，而且壁厚在脫模 時(shí)還需承受脫模推力。壁厚應(yīng)設(shè)計(jì)合理，壁太薄熔料充滿型腔時(shí)的流動(dòng)阻力大， 會(huì)出現(xiàn)缺料的現(xiàn)象；壁太厚塑件內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生氣泡，外部易產(chǎn)生凹陷等缺陷，同 時(shí)增加了成本；壁厚不均勻造成收縮不一致，導(dǎo)致塑件變形或翹曲，在可能的 條件下應(yīng)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(chǎn)品設(shè)計(jì) 9 達(dá) 8mm，本次設(shè)計(jì)塑件壁厚取 2mm。 加強(qiáng)筋的主要作用是在不增加壁厚的情況下，加強(qiáng)塑件的強(qiáng)度核剛度，避 免塑件變形翹曲。此外，合理布局加強(qiáng)筋還可以改善充模流動(dòng)性，減少內(nèi)應(yīng)力， 避免氣孔、縮孔和凹陷等缺陷。加強(qiáng)筋的壁厚應(yīng)小于塑件壁厚，并與壁厚圓弧 過渡。加強(qiáng)筋端部不應(yīng)與塑件支撐面平齊，而應(yīng)縮進(jìn) 0.5 mm 以上，如果一個(gè)制 件上需要設(shè)置許多加強(qiáng)筋，除應(yīng)注意加強(qiáng)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(qiáng)筋的排列互相錯(cuò)開，易防止收縮不均勻引起制 品破裂。此外，各條加強(qiáng)筋的厚度應(yīng)盡量相同或相近，這樣可以防止因融體流 動(dòng)局部集中而引起縮孔和氣泡。 對(duì)于塑件來說，除使用要求需要尖角之外，其余所有內(nèi)外表面轉(zhuǎn)彎處都應(yīng) 盡能采用圓角過渡，以減少應(yīng)力集中。采用圓角過渡不但使塑件強(qiáng)度高，塑件 在型腔中流動(dòng)性好，而且美觀，模具型腔也不易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)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(jī)械加工獲得， 對(duì)于需要經(jīng)常裝拆和受力較大的螺紋，應(yīng)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(jí)，并選用螺距較大者。細(xì)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(qiáng)度，防止最 外圈螺紋崩裂或變形，其始端和末端均不應(yīng)突然開始和結(jié)束，應(yīng)有一定過渡段。 塑件螺紋與金屬螺紋的配合長(zhǎng)度應(yīng)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(shí)，應(yīng)使兩端螺紋的旋向和螺距相同。 3.3 加濕器設(shè)計(jì)圖 3.3.1 加濕器的 CAD 繪制 1、旋鈕的設(shè)計(jì)圖 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 2、提手的設(shè)計(jì)圖 3、水箱蓋的設(shè)計(jì)圖 第 3 章 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 11 4、水箱大蓋的設(shè)計(jì)圖 5、水箱的設(shè)計(jì)圖 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 6、噴嘴的設(shè)計(jì)圖 7、控制面板的設(shè)計(jì)圖 第 3 章 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 13 8、機(jī)座的設(shè)計(jì)圖 9、干簧管壓板的設(shè)計(jì)圖 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 10、浮子壓板的設(shè)計(jì)圖 11、頂桿的設(shè)計(jì)圖 第 3 章 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 15 12、底蓋的設(shè)計(jì)圖 13、爆炸圖 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 3.3.2 加濕器各零件的三維造型設(shè)計(jì)圖 1、板壓器的建模。運(yùn)用拉伸特征完成如圖 3-1。 圖 3-1 2、浮子的建模。運(yùn)用拉伸特征完成如圖 3-2。 第 3 章 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 17 圖 3-2 3、浮子壓蓋的建模。運(yùn)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(yùn)用拉伸特征完成如圖 3-4。 圖 3-4 5、水箱蓋的建模。運(yùn)用拉伸、倒圓角、陣列等特征完成圖 3-5。 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 圖 3-5 6、電機(jī)的建模。運(yùn)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(yùn)用拉伸、拔模、倒圓角、實(shí)體化等特征完成圖 3-7。 第 3 章 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 19 圖 3-7 8、機(jī)座的建模。運(yùn)用拉伸、倒圓角、拔模等特征完成圖 3-8。 圖 3-8 9、機(jī)座上蓋的建模。運(yùn)用拉伸、抽殼、旋轉(zhuǎn)、倒圓角等特征完成圖 3-9。 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 3-9 10、控制面板的建模。運(yùn)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(yùn)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(yùn)用拉伸、倒圓角、拔模等特征完成圖 3-12。 第 3 章 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 21 圖 3-12 13、提手的建模。運(yùn)用拉伸、抽殼、倒圓角特征完成圖 3-13。 圖 3-13 14、風(fēng)扇的建模。運(yùn)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(yùn)用拉伸、拔模、倒圓角特征完成圖 3-15。 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 3-15 16、加濕器的三維總裝圖 第 3 章 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 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(jù)各材料的注塑性能及加工使用性能，綜合市場(chǎng)價(jià)格，選擇材料為 AS。 4.1.3 生產(chǎn)綱領(lǐng) 因市場(chǎng)需求量大，大批量自動(dòng)化生產(chǎn)。 4.1.4 塑件分析 塑料端蓋是人們用手接觸相當(dāng)頻繁的部件，對(duì)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(diǎn)、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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 第 5 章塑件結(jié)構(gòu)及工藝性分析 5.1 塑件結(jié)構(gòu)分析 該塑件是塑料端蓋，對(duì)表面美觀有一定要求，設(shè)計(jì)時(shí)要注意對(duì)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(chǎn)品，外表面的表面質(zhì)量是比較重要的， 再根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)分析得到，產(chǎn)品的外表面應(yīng)該在定模上，在產(chǎn)品的內(nèi)表面設(shè) 置頂出機(jī)構(gòu)，所以開模方向應(yīng)沿零件的 Z 軸。 5.1.2 脫模斜度 根據(jù)產(chǎn)品的外型，結(jié)合產(chǎn)品的工作條件、工藝特點(diǎn)，為提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效 率和表面質(zhì)量，因此根據(jù)《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》查得：所以脫模斜度設(shè) 置為 1°。 5.1.3 分型面 結(jié)合零件的使用要求，應(yīng)保證其外表面的注塑質(zhì)量，零件的內(nèi)表面應(yīng)留在 動(dòng)模側(cè)，開模的時(shí)候，零件的外表面應(yīng)與定模分離，所以零件的分型面應(yīng)設(shè)置 在沿零件的外表面上，并根據(jù)流道等條件進(jìn)行設(shè)置，具體設(shè)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(shè)計(jì)本產(chǎn)品時(shí)，結(jié)合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)工藝特 點(diǎn)和材料的特性，在本設(shè)計(jì)中，零件的收縮率為 0.7%。 5.1.5 零件壁厚 本產(chǎn)品的壁厚設(shè)置為 3mm 左右，是根據(jù)產(chǎn)品的工作要求和 AS 的化學(xué)和流 動(dòng)特性確定的。 5.1.6 圓角 塑件底面與面之間一般應(yīng)采用圓弧過渡，這樣不僅可以避免塑件尖角處的 應(yīng)力集中提高塑件強(qiáng)度，而且可以改善物料的流動(dòng)狀態(tài)，降低充模阻力，便于 第 5 章 塑件結(jié)構(gòu)及工藝性分析 25 充模。另外，塑件轉(zhuǎn)角處的圓角對(duì)應(yīng)于模具上的圓角，有時(shí)可便于模具的加工 制造及模具強(qiáng)度的提高，避免模具在淬火或使用時(shí)應(yīng)力裂開。 塑件轉(zhuǎn)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(yīng)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(zhì)量 圖 5-1（proe 軟件實(shí)體體積） 如圖 4-1 所示，通過使用 proe 軟件實(shí)體造型后知體積為 358.215cm3，材料 密度取 1.05g/cm3，所以塑件質(zhì)量：380g。 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 第 6 章 AS 的材料成型特征與工藝參數(shù) 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(diǎn)淡藍(lán)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(dá)到很好的尺寸精度并能在 很寬的溫度范圍內(nèi)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(zhǎng)期工作溫度達(dá) 120 度。AS 吸水率較低，能在較寬的溫度范圍內(nèi)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(diǎn)是塑件易開裂，耐疲勞 強(qiáng)度較差。用玻璃纖維增強(qiáng) AS，則可克服上述缺點(diǎn)，使 AS 具有更好的力學(xué)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(shù)指標(biāo)： 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(diǎn)（0C ）：抗拉屈服強(qiáng)度（Mpa）： 6.1.2 AS 成型特點(diǎn) AS 雖然吸水性小，但高溫時(shí)對(duì)水分比較敏感，所以加工前必須干燥處理， 否則會(huì)出現(xiàn)銀絲、氣泡及強(qiáng)度下降現(xiàn)象；AS 熔融溫度高，熔融粘度大，流動(dòng)性 差，所以成型時(shí)要求較高的溫度和壓力；由于 AS 熔融粘度對(duì)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(dòng)性。 6.2AS 注射工藝參數(shù) 注射類型：螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速：20～40r/min 第 6 章 AS 的材料成型特征與工藝參數(shù) 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(shí)間：0～5S 保壓時(shí)間：20～80S 冷卻時(shí)間： 20～50S 成型時(shí)間：50～130S 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 第 7 章注射機(jī)的選擇及校核 7.1 注射機(jī)的選擇 設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)詳細(xì)地了解注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范，才能設(shè)計(jì)出合乎要求的模 具，應(yīng)了解的技術(shù)規(guī)范有：注射機(jī)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(jī)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(duì)空注射的情況下，注射螺桿或柱塞做一次最大注射行 程時(shí),注塑成型過程所需要的時(shí)間稱為裝置所能達(dá)到的最大注射量,反映了注塑機(jī) 的加工能力。 注射壓力；為了克服熔料流經(jīng)噴嘴,澆道和型腔時(shí)的流動(dòng)阻力,螺桿(或柱塞) 對(duì)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(shí)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(dòng)速率,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時(shí)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(shí)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(shí)間內(nèi)所能塑化的物料量.塑化能力應(yīng)與注塑機(jī)的整個(gè)成型 周期配合協(xié)調(diào),若塑化能力高而機(jī)器的空循環(huán)時(shí)間長(zhǎng),則不能發(fā)揮塑化裝置的能力,反 之則會(huì)加長(zhǎng)成型周期. 第 7 章 注射機(jī)的選擇及校核 29 鎖模力；注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用下 模具不應(yīng)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(dòng)模板的 行程,模具最大厚度與最小厚度等.這些參數(shù)規(guī)定了機(jī)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(shí)平穩(wěn),以及開模,推出制件時(shí)不使塑料制件損壞,要 求模板在整個(gè)行程中的速度要合理,即合模時(shí)從快到慢,開模時(shí)由慢到快在到停. 空循環(huán)時(shí)間；在沒有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等動(dòng)作的情況下,完成一 次循環(huán)所需的時(shí)間. 選擇螺桿式注塑機(jī)的型號(hào)為：XS-ZY-500，其主要技術(shù)參數(shù)如下： 表 7.2 注射機(jī)參數(shù) 注塑機(jī)型號(hào) 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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 頂出形式 兩側(cè)設(shè)有頂桿，機(jī)械頂出 動(dòng)、定模固定板尺寸 900X1000mm 拉桿空間 650X550mm 合模方式 中心液壓、兩側(cè)機(jī)械頂桿 液壓泵 流量 200、18L/min 壓力 614Mpa 電動(dòng)機(jī)功率 40KW 加熱功率 14KW 機(jī)器外形尺寸 7670X1740X2380mm 7.2 型腔數(shù)目的確定及校核 根據(jù)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)及生產(chǎn)效率的要求，本模具采用一模 1 腔型腔結(jié)構(gòu)，即型腔 數(shù)目 。因型腔數(shù)量與注射機(jī)的塑化速率、最大注射量及鎖模量等參數(shù)有關(guān)，因 此有任何一個(gè)參數(shù)都可以校核型腔的數(shù)量。一般根據(jù)注射機(jī)料筒塑化速率確定 型腔數(shù)量 n ； mKp1?? 式中 K ——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取 0.8； ——注射機(jī)最大注塑量，g；p ——澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量， ；1 ——單個(gè)塑件的質(zhì)量， 。m 式中 、 、 也可以為注射機(jī)最在注射體積（cm3） 、澆注系統(tǒng)凝料體p1 積（cm3） 、單個(gè)塑件的體積（cm3） 。 估算澆注系統(tǒng)的體積：V=42570mm3 由此可求出： n1 故取 滿足我們?cè)O(shè)計(jì)要求。1?n 第 7 章 注射機(jī)的選擇及校核 31 7.3 鎖模力的校核 注射成型時(shí)，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(shù)值越大，需要的鎖模力也就越大。注射成型時(shí)，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(guān)，為了可靠地鎖模，不使成型過程中出現(xiàn)溢料 現(xiàn)象，應(yīng)使塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面 積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模離，即： （式中符號(hào)同前）pFAn??)(1 式中 為單個(gè)塑件在分型面上的投影面積，mm2; 為澆注系統(tǒng)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(jī)的額定銷模力,N。pF 7.4 開模行程的校核 注射機(jī)開模行程是有限的，開模行程應(yīng)該滿足分開模具取出塑件的需要。 因此，塑料注射成型機(jī)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(nèi)的凝料，對(duì)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(jī)最大開合模行程，故滿足要求。 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 第 8 章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注射機(jī)噴嘴到模具型腔的進(jìn)料通道，具有傳質(zhì)、 傳壓和傳熱的功能，它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。該模具采用 普通流道澆注系統(tǒng)，包括主流到，分流道、冷料穴，澆口。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注塑模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它對(duì)注塑成型周期和塑 件質(zhì)量（如外觀、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響，故設(shè)計(jì)時(shí)要使型腔 布置和澆口開始部位力求對(duì)稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，而澆口的 位置也要適當(dāng)，盡量避免沖擊嵌件和細(xì)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(yīng)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(tǒng)在分型面上的投影面積應(yīng)盡量?。?6.澆注系統(tǒng)的位置盡量與模具的軸線對(duì)稱； 7.修整方便，保證制品外觀質(zhì)量； 8.防止塑件變形。 8.1 分型面的選擇 分型面是模具結(jié)構(gòu)中的基準(zhǔn)面，選擇模具分型面時(shí)通?？紤]如下有關(guān)問題： 1 根據(jù)塑件的某些技術(shù)要求，確定成型零件在動(dòng)模和定模上的配置； 2 塑件的生產(chǎn)批量； 3 結(jié)合塑件的流動(dòng)性確定澆注系統(tǒng)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(shè)計(jì) 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)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(tǒng)的設(shè)計(jì) 33 料熔體的流動(dòng)通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分。在臥式注射機(jī)上主流道垂直 于分型面，為使凝料能順利拔出，設(shè)計(jì)成圓錐形，主流道通常設(shè)計(jì)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(jī)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(shè)計(jì)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(yīng)盡量 選得小些。如果 D 過大模腔內(nèi)部壓力對(duì)澆口套的反作用也將按比例增大，到達(dá) 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(jī)的參數(shù)和設(shè)計(jì)要求主流道各部分尺寸計(jì)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(zhǎng)度 L＝ 2tan?dD?? 主流道大端直徑 8.3 澆口設(shè)計(jì) 澆口又稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短流道，澆口是連接 分流道與型腔的通道，它是澆注系統(tǒng)最關(guān)鍵的部分，它的形狀、尺寸、位置對(duì) 塑件的質(zhì)量有著很大的影響。它的作用主要有以下兩個(gè)：一是作為塑料熔體的 通道，二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。 常用的澆口形式有直接澆口、側(cè)澆口、點(diǎn)澆口、輪輻澆口、潛伏澆口等。 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 由于不同的澆口形式對(duì)塑料熔體的充型特性、成型質(zhì)量及塑件的性能會(huì)產(chǎn)生不 同的影響。而各種塑料因其性能的差異對(duì)于不同的澆口形式也會(huì)有不同的適應(yīng) 性。 在模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，它一般根據(jù)下述幾項(xiàng)原則 來參考： 盡量縮短流動(dòng)距離； 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁最厚處； 必須盡量減少或避免熔接痕； 應(yīng)有利于型腔中氣體的排除； 考慮分子定向的影響； 避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)； 不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設(shè)置澆口； 澆口位置的選擇應(yīng)注意塑件外觀質(zhì)量。 8.3.1 剪切速率的校核 生產(chǎn)實(shí)踐表明，當(dāng)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(tǒng)的設(shè)計(jì) 35 S 、澆口的剪切速率 R=10 ~10 S 時(shí)，所成型的塑件質(zhì)量最好。對(duì)一般熱1? 451? 塑性塑料，將以上推薦的剪切速率值作為計(jì)算依據(jù)，可用以下經(jīng)驗(yàn)公式表示： R= 3.nvRq? 式中 ——體積流量（ CM /S） ； ——澆注系統(tǒng)斷面當(dāng)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(shí)間：T=2.5（S ） ； R 主流道的平均當(dāng)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(dāng)量面積 S= R 所以 R ?2 ?2當(dāng)n2當(dāng)n =7mm。 單從計(jì)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(jìn)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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 第 9 章成型零部件設(shè)計(jì) 本成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)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(jìn)行計(jì)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(xiàn)有條件，模具制造公 差取 z=△/3。 9.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)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(fù)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(jīng)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(jì)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(jì) 算 型 芯的 尺寸 Lm