毕业设计（论文）新型电饭煲外形设计及其模具设计

广东工业大学本科生毕业设计论文1 绪论塑料工业是一个新兴的工业领域，又是一个发展迅速成的领域。塑料已进入一切工业部门以及人们的日常生活中，塑料因其材料本身易得、性能优越、加工方便，而广泛应用于包装、日用消费品农业、交通运输、电子机械化工，建筑材料等各个领域，并显示出其巨大的优越性和发展潜力。当今世界把一个国家的塑料消耗量和塑料工业水平，作为衡量一个国家工业发展水平的重要标志之一。随着机械、电子、家电、日用五金等产品塑料化趋势的不断增强及塑料制件的广泛应用与不断发展，更新换代迅速，对塑料成型技术的发展与塑料模具在数量、质量、精度和复杂程度等方面都提出了更高的要求。为此，本人从身边的家用电器为设计对象，以新型电饭煲的造型开始，设计出款新型的电饭煲，并利用这几年所学到的知识，取电饭煲的其中一个零件电饭煲盖做模具。此整套模具最大特色是有5个内抽，而且所用的流道是热流道系统，而且由于产品结构的原因，最佳浇口的位置不在塑件的中心，这些在设计中都考虑到，并加以处理。选择电饭煲为题目有很多原因。最初的灵感来源我对烹饪的爱好。本人对煮食物很感兴趣，在家时，经常煮一些特别的东西，我想在毕业设计中以自己的爱好出发，使自己更投入。由于父亲比较懂家电方面的市场形势，现在电磁炉比较有市场，而且功能多，就建议我做电糍炉较好，因此我后来改做电磁炉，但当我把整个电磁炉的造形出来后，发现现在的电磁炉虽然功能多，但其外形结构都讲究大方，简单。其结构没什么特别的地方，如在模具设计中不需用到内抽、侧抽之类的结构，而且水口是大水口、直流道。经本人的再三考虑还是把题目改回电饭煲，一方面它的造形较复杂，一方面塑件里的细小结构，在做模具时经常要用到内抽或侧抽等特别的结构，这样在设计过程中能学到真正的知识。另外，虽然电饭煲没新兴的电磁炉那个有发展潜力，但它的市场份额还是不可忽视的，几乎家家都有电饭煲，怎样设计出一套新型的电饭煲，既能省电，又安全，还美观，还可降低其成本，是大家所希望的。故选择电饭煲做这次设计的题目是符合自己的兴趣，也是符合市场的需求的。这款电饭煲从产品到模具都进行了设计，希望能对家电或模具这方面有兴趣的读者带来帮助，也希望这款设计能应用到实际的生产中，给大家在挑选电饭煲时多一个选择。2 确定电饭煲的造型及其外观21电饭煲的零部件及其外观1、 煲盖的设计 图2.1煲盖的下面 图2.2煲盖的上面2、 煲座的外观： 图2.3煲座的里面 图2.4煲座的外面 3、 煲身及其附件的外观： 图2.5煲身 图2.6屏幕固定件 图2.7屏幕板 图2.8 按钮内 图2.9按钮外面4、 煲的外、内胆： 图2.10煲的外胆 图2.11煲的内胆5、 固定板1： 图2.12固定板 图2.13固定板 图2.14固定板 图2.15固定板6、 上铁板： 图2.16上铁板 图2.17上铁板7、下铁板 图2.18下铁板 图2.19下铁板8、细小附件： 图2.20储水固定件 图2.21储水固定件 图2.22储水件 图2.23储水件 图2.24煲盖按钮 图2.25胶垫 图2.26压紧块 图2.27蒸笼9、上提手外观： 图2.28上提手的外面 图2 .29上提手的里面10、下提手外观：图2.30下提手的里面图2.31下提手的外面11、固定板2 图2.32固定板 图2.33固定板局部放大图22整个电饭煲装配图：图2.34电饭煲图2.35电饭煲23整个电饭煲的装配爆炸图：图2.36电饭煲爆炸图3 塑件的材料选择和工艺分析31塑料成型工艺特性及性能分析根据塑料模具设计手册1P11页热塑性塑料性能的对比区分可知，PP料（聚丙烯）较适合作电饭煲的材料，其使用性能如下：性能：耐腐蚀性、电绝缘性（尤其高频绝缘性）优良，可以氯化、辐照改性，可用玻璃纤维增强。密度小，强度、刚性、硬度、耐热性均优于低压聚乙烯，可在1000C左右使用。具有优良的耐腐蚀性和高频绝缘性，不受湿度影响，但低温时变脆，不耐磨，易老化。用途：适于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。据PP的性能及用途，我们可以看出，由于电饭煲讲究绝缘性及耐腐蚀性，因此，选取低压聚乙烯为电饭煲盖的材料。32聚丙烯的成形性能根据塑料模具设计手册P12页可知聚丙烯的成形性能如下：1、 结晶料，吸湿性小，易发生熔体破裂，长期与热金属接触易分解；2、 流动性好，但收缩范围和收缩值大，易发生缩孔、凹痕、变形；3、 冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢慢散热，并注意控制成形温度。料浊低，方向性明显，低温高压尤其明显。模具温度低于500C时，塑件不光泽，易产生熔接不良、流痕，900C以上易发生翘曲变形；4、 塑件壁厚均匀，避免缺口、尖角，以防应力集中。33聚丙烯的主要技术指标根据塑料模具设计手册P15页可知，聚丙烯的主要技术指标如下：塑料名称密度（g/cm3）吸水率（24h） %收缩性%熔点0C抗拉屈服强度MPa弯曲强度MPa硬度HB冲击强度（无缺口）kf/m2冲击强度（有缺口）kf/m2玻璃增强PP1.041.050.050.40.817018078901329.15114.134聚丙烯的成形工艺参数根据塑料模具设计手册P33页可知，聚丙烯的成形工艺参数如下：若采用螺杆式的注射机： 预热和干燥：温度（0C）：7080 时间（h）：1 （用料斗干燥） 料筒温度（0C）：后段：160180 中段：180200 前段：200220 喷嘴温度（0C）：170190 模具温度（0C）：8090 注射压力（Mpa）：70100 成型时间（s）：高压时间：03 保压时间：2060 冷却时间：2090 成形周期：50160 螺杆转速（r/min）：4835聚丙烯的基本信息PP是一种半结晶性材料。它比PE要坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的PP温度高于00C以上时非常脆，因此许多商业用的PP材料是加入1%4%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物的PP材料有较低的热扭曲温度（1000C）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是具有更强的抗冲击强度。PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。PP的维卡软件温度为1500C。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。PP的流动率MFR范围在140。低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低，对于相同MFR的材料，共聚物型的强度比均聚物型的要高。由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.8%2.5%。并且收缩率的方向均匀性比PEHD等材料要好看得多。加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%2。4 初步选择模架从电饭煲盖的投影面积来看，它为以半径为130的圆，故面积较大；同时，由于电饭煲盖外观要求较高，故其模架的选择不应是大水口模架，而应选择细水口系统较好。这套选择“龙记”的标准模架，从“龙记”标准模架3中，考虑到推出面积，动定模的固定问题，初步选择“5050”型的细水口的标准模架，并选择了各块板的厚度，其具体尺寸如下： 上模板：500*600*60(mm) 凹模板：500*500*130(mm) 凸模固定板：500*500*90(mm) 托板：500*500*60(mm) 方铁：500*80*130（mm） 面针板：500*320*25（mm） 底针板：500*320*30（mm） 下模座：500*600*35（mm）另外，还需加工出一个支撑架，其厚度为78mm，还有一块绝热板，其厚度为10mm,因此整套模具的总高度H：H=60+130+90+60+130+25+10+78+10=593mm5 初步选择成型设备注射成型过程是借助螺杆（柱塞）的推力，将已塑化好的塑料熔化（或已预热塑化好的胶料）射入闭合的模腔内，经冷却固化定型（或加热硫化）之后，开模便得塑料（或橡胶）制品4。5 1注射机的选择：1、所需的注射总量就小于所选注射机的注射容量。注射容量以容积（cm3）表示时，塑件体积（包括浇注系统）应小于注射机的注射容量。其关系如下：V件0.8V注V件塑件与浇注系统的体积（cm3），经计算机辅助软件（UG）的计算得V件约为20cm3V注注射机注射容量（cm3）0.8最大注射容量利用系数。由此得V注V件/0.8=20/0.8=25cm32、件成形所需的注射压力应小于或等于注射机的额定注射压力，其关系为P成P注P成塑件成形所需的注射压力（MPa），由塑料模具设计手册P33页得，PP料的注射成型压力为70100MPa，取其为70MPa所以P成70MPa。3、具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的额定锁模力，其关系如下：P腔*FP锁P腔模具型腔压力，一般取为4050MPa，取为50MPa；F塑件与浇注系统在分型面上的投影面积（mm2）。 F*R*R=3.14*130*130=53066 mm2P锁注射机额定锁模力（N）所以P锁50*53066=2653300N=2653.3KN4、具闭合时的厚度应在注射机动、定模板的最大闭合高度和最小闭合高度之间，其关系如下：H最小H模H最大H最小注射机所允许的最小、模具厚度（mm）H模模具闭合厚度（mm），由初步选的模架的总高度为593mmH最大注射机所允许的最大模具厚度（mm）塑件所需的开模距应小于注射机的最大开模行程，对在机械锁模的直角式注射式注射机上用的模具和在全液压锁模的注射机上用的一般浇口模具，其关系如下：H1+H2+510mmS开H锁模具闭合厚度（mm）,H锁=10+60+78+130+90+60+25+30+35=518mm(绝热板：10；上模板：60；支撑架：78；凹模：130；凸模：90；托板：60；面针板：25；底针针：30；下模座：35)H1脱模距离（推出距离）（mm），取为63mmH2塑件高度（包括浇注系统）（mm），取为65mmS注射机模板行程（mm）则S开63+65+10=138mm52注射机参数综合上述4点，根据塑料模具设计手册P48页表240得，“常用热塑性塑料注射机型号和主要技术规格”选取型号为XSZY1000的注射机，其螺杆直径为85mm，注射容量为1000cm2，注射压力为121MPa，锁模力为4500KN，最大注射面积为1800cm2，模具厚度最大为700mm，最小为300mm，模板行程为700mm ，喷嘴球半径为18mm，孔直径为7.5mm，定位孔直径为1500+0.06，顶出中心孔径为150mm，两侧孔径为20mm，两侧孔距为850mm6 分型面的选择由于分型面的选择与塑件几何形状及尺寸精度、脱模方法、后处理工序、模具类型、排气条件、嵌件位置、浇口型式等有关，因此分型面的选择关乎后面的工作。根据塑料模具设计手册P60页可知：61分型面的选择原则1、分型后塑件应尽可能留在动模或下模，以便从动模或下模顶出，简化模具结构；2、分型后塑件留在动模时，应考虑最简单顶出形式，以简化模具结构；3、头部有圆弧的塑件，采用圆弧部分分型会损伤塑件外观，一般应选择在头部下端分型；4、一般塑件分型面的选择，应考虑到塑件的外观，尽量避免塑件表面留有分型痕迹；5、有同心度要求的塑件，应尽可能将型腔设在同一分型面上；6、一般分型面应尽可能设在塑料流动方向的末端，以利排气；7、当塑件在分型面上的投影面积超过注射机允许的投影面积时，此时应尽量选择投影面积小的一面。62分型面的选择根据以上的分型面选择原则可知，由于电饭煲盖外观要求高，因此，分型面的选择要考虑到塑件外观，而且塑件的上端为圆弧，于是，可把分型面设置在如下图一的位置：图6.163分模过程图1、分模之前：图6.2合模图2、分型面打开：图6.3分型面打开3、斜顶的推出：图6.4斜顶推出7 浇注系统的设计7.1浇注系统的比较电饭煲盖的外观要求高，浇口痕迹要小5，所以可用点浇口或热流道。以下是点浇口与热流道的比较：点浇口适于成形壳、盒类塑件，但对成形流动性差和热敏性的塑件不利，对成形平簿易变形和复杂形状的塑件不利。从点浇口的适用范围来看，用点浇口注射，是可以的，但点浇仍有它的不足之地方。点浇口会产生大量的水口料，水口料的重新利用，会使塑件的受影响，另一方面，因为电饭煲属于家用电器，产量及需求量都较大，若把水口料弃置，千千万万的产品累积起来，又会浪费大量材料，增加产品的成本，降低了经济效益。相反利用热流道，则有其绝对的优势：在连续注射成型作业中，采用适当的温度控制，使流道内的塑料熔体一起冷却，从而避免产生浇注系统凝料赘物。7.2热流道浇注系统的特点1、 优点： 注射成型后，省去了切除浇口凝料、修整塑件及回收废料等工序，可节省人力、缩短成型周期、提高生产率； 不产生浇注系统赘物，大大节省了塑料原材料，降低了生产成本； 在连续作业中，浇注系统内塑件始终处于熔融状态，流动阻力小，压力损年失小，有利压力传递，可实现多点浇口及大型多腔模的低压注射，提高了塑件的质量，延长了模具寿命； 塑件上无浇口痕迹，塑件外观质量好，成型过程中操作简单，有利于实现自动化生产。2、 缺点：结构复杂，加工难度大，模具制造成本高（2）热流道浇注系统对成型塑料的要求：塑料的熔融温度范围宽，其粘度在成型温度内变化小，在较低温度下具有良好的流动性，高温下具有优良的热稳定性。比热容小，导热性能好，热变形温度较高，这样的塑料既易熔融又易冷凝，塑件在较高的温度下即可快速冷凝，便于成型，缩短了成型周期。对压力敏感，无注射压力时塑料不流动，在施加很低的注射压力时即可流动。具备收上条件的塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚笨乙烯、聚氯乙烯、ABS、聚早醛等。73浇注系统的选择由热流道浇注系统的优点可知，热流道系统更适合于成型电饭煲盖，而且我们选用的材料是PP（聚丙烯），该类塑料也能满足热流道浇注系统对塑料的要求。故浇注系统选取热流道浇注系统。74热浇道的基本形式热浇道的基本形式有以下几种：（1）用于中型塑件的直接浇口的热浇口，分为外热式和内热式两类。（2）用于大型塑件的热浇道板（有外热式和内热式的不同）连接二次直接浇口的形式，如图7.1所示；（3）用于多型腔的热浇道板（有外热式和内热式的不同）连接热浇口的形式。图7.175最佳浇口位置的选择考虑到塑件较大，且经moldflow分析最佳浇口的位置如图7.2蓝色处，从图中可以看出，最佳浇口位置并不在塑件的中心处，也不对称，故浇口不在整套模具的中心对称，而是偏中心的两端。图7.276热流道系统的分析为了减少成本、保证质量，我们选用某一热流道供应商的SI M10 SC-120型号的喷嘴。由于该套模具是一模一件的，只需两个点浇口，故热流道分流板的形状取为一字型。热流道系统是选择供应商配做的，其具体内部结构较为复杂，但又与加工无关，故在此不对其内部结构进行分析。以下是热流道系统设计的分析：由于热流道系统内部具有加热装置，而金属是热的良好导体，若不加以隔热，会使热量流失，系统运作失常，因此我在 在上模座与注射机之间装一块用不锈钢做的绝热板； 在热流道板与上模座之间也加一块绝热板，一方面起绝热作用，另一方面起支撑作用； 设计支撑架时，中间挖空，并尽量远离热流道分流板； 由于浇口位置不平衡，为了便于放置及定位，把热流道板的横向与两个最佳浇口的两点成直线相平行，减少加工难度； 由于整套模具承受的压力较大，单靠两个喷嘴接触不够强度，故在热流道板下加一块支承垫，该支承垫是用不锈钢做的，这种钢材不但具有良好的绝热性能，又具有优良的机械性能，保证该模具能承受足够的压力。8 成型零部件的设计81型腔数目的确定由于塑件面积较大，外观要求看，表面粗糙度高，以下是按照注射机制额定合模力确定型腔数：根据塑料成型工艺及模具设计6P105页，式（62）N(FPm*Aj)/(Pm*Az)N型腔数；F注射机的额定合模力（N）；（初选XS-ZY-1000的注射机，其F=4500103N）Pm塑料熔体对型腔的平均压力（MPa）;（Pm=80MPa）Aj浇注系统在分型面上的投影面积（mm2）;(Aj=*R*R=3.14*130*130=53066mm2)Az单个制品在分型面上的投影面积（mm2）(Az=14*(80+95)=2450mm2)。所以N（4500000-80*53066）/(80*2450)=1.30故取N=1。82凹模的设计由于塑件的形状是圆弧面，面积较大，故将凹模整块做，即采用整体式的结构7。其优点如下： 可减少加工难度； 在设计凹模冷却系统时，不用考虑到凹模与凹模固定板之间的密封问题； 将凹模整块做可保证模具的强度，及方便定位； 简化模具结构。缺点如下：凹模的材料的质量高，成本较大，将凹模整块做，会加大整套模具的成本。权衡其优、缺点：在材料上花多点成本，却可省掉大量的无为加工，还可省时间，另一方面，模具需承受较大的注射机压力，将凹模整块做还可提高模具的质量及寿命，而且，塑件本身占整块模板的面积也不少，故也不会过渡地浪费材料，故将凹模整块做比较合理。83凹模的加工：由于凹模是关系到塑件的外部形状，是关系到生产出来的产品质量好坏的关键因素，因此，凹模的精度要求较高，其加工方式采用电火花加工8，其大概的加工路线如下：数控铣床加工出凹模的外观形状 精加工 将凹模板待加工处先铣出部分不用的材料理 通过电火花机利用电极的外表面加工出凹模的外形这样可以省时间，提高经济效益。84凸模的设计：1、设计前要考虑的问题：根据moldflow分析的结果如图8.1，这些地方可能会在塑件上产生气泡，故可加以在凸模的相应设置推杆来排气；图8.1 另外，根据塑件的外形，由于考虑到塑件壁厚均匀，在如下图8.2的A、B、C、D四个位置需设置斜顶；EDCBA图8.2 在塑件的一端有一侧孔，如图8.2的E位置，可采用侧抽，也可采用内抽（斜顶），但侧抽必然会在注塑出的产品的外表面留下痕迹，故还是利用斜顶成型这一结构，虽然用斜顶也会在塑件上留下痕迹，但是在塑件的里面，不影响整个电饭煲的整个外观。85凸模外形结构的方案选择：方案一：如图8.3的形状，这样可减少毛坯的成本，加工量较少。图8.3方案二：如图8.4所示，加工量较大，成本较大。 图8.486成型零件的工作尺寸计算：1、影响塑件尺寸精度的因素：成型零部件的制造误差，包括加工误差和安装配合误差；成型零部件的磨损，造成成型零部件磨损的主要原因是塑料熔体在型腔中的流动以及脱模时塑件与型腔的摩擦，而以后者造成的磨损为主； 塑料的成型收缩。根据塑料成型工艺及模具设计P118页式（65）s=(SmaxSmin)*Ls (Smax塑料的最大收缩率；Smin塑料的最小收缩率；Ls塑件的名义尺寸)，由式可见，塑件尺寸的变化值s与塑件尺寸成正比。由于电饭煲盖的尺寸较大，故其收缩率的波动对塑件的尺寸精度影响也较大，为此在塑件的产品设计时，特意在容易变形的地方或受力较大的地方设置加强筋。另外在成型零件的工作尺寸计算时也是特别需考虑的问题； 配合间隙引起的误差j：根据塑料成型工艺及模具设计P118页知：z +c+s+j 其中：z成型零部件制造公差； c成型零部件的磨损量； s塑料的收缩率波动引起的塑件尺寸变化值； 塑件的公差。87计算过程（利用平均值法计算）：Pp(聚丙烯)的收缩率为0.40.8%，取为0.6%8.7.1型腔径向尺寸：（1）对直径260：根据塑料成型工艺及模具设计P120页式（67），并取凹模制造公差z=/3，根据塑料模具设计手册P19页表218，对PP高精度为5级，根据塑料模具设计手册P18页表217，塑件尺寸公差得，=1.3，则z=1.3/3=0.433mm，则Lm=(Ls+Ls*cp0.75)+ z0=(260+260*0.6/1000.75*1.3)0+0.433=260.290+0.433（2）对108：同理，由塑料模具设计手册P18页表217，塑件尺寸公差得，=0.68z=0.68/3=0.227mm，则Lm=(Ls+Ls*cp0.75)+ z0 =(108+108*0.6/1000.75*0.68)0+0.227=108.140+0.2278.7.2型腔的深度：（1）对103：由塑料模具设计手册P18页表217，塑件尺寸公差得，=0.68，z=/3=0.68/3=0.227mm, c=/6=0.114mm,由塑料成型工艺及模具设计P121页，式（611），Hm=(Hs+Hs*Scp-2/3)0+z =(1+0.6/100)*103-2*0.68/30+0.227=103.200+0.227（2）对20：同理，由塑料模具设计手册P18页表217，塑件尺寸公差得，=0.28，z=/3=0.28/3=0.093mm, c=/6=0.045mm,由塑料成型工艺及模具设计P121页，式（611），Hm=(Hs+Hs*Scp-2/3)0+z =(1+0.6/100)*20-2*0.28/30+0.09=19.930+0.09（3）对83：同理，由塑料模具设计手册P18页表217，塑件尺寸公差得，=0.60，z=/3=0.60/3=0.20mm, c=/6=0.1mm,由塑料成型工艺及模具设计P121页，式（611），Hm=(Hs+Hs*Scp-2/3)0+z =(1+0.6/100)*83-2*0.60/30+0.2=83.100+0.2（4）对102：同理，由塑料模具设计手册P18页表217，塑件尺寸公差得，=0.68 ， z=/3=0.68/3=0.227mm, c=/6=0.114mm,由塑料成型工艺及模具设计P121页，式（611），Hm=(Hs+Hs*Scp-2/3)0+z =(1+0.6/100)*102-2*0.68/30+0.227=102.160+0.2278.7.3凸模直径：设凸模按IT6级制造（1）对260： 由塑料模具设计手册P18页表217，塑件尺寸公差得，=2.0, z=/5=2.0/5=0.4mm,由塑料成型工艺及模具设计P121页，式（68），lm=(ls+ls*Scp+0.75)0-z =(260+260*0.6/100+0.75*2.0)-0.40=262.54-0.40（2）对108： 由塑料模具设计手册P18页表217，塑件尺寸公差得，=1.0, z=/5=1.0/5=0.2mm,由塑料成型工艺及模具设计P121页，式（68），lm=(ls+ls*Scp+0.75)0-z =(108+108*0.6/100+0.75*1.0)-0.20=109.40-0.208.7.4凸模的高度：（1）对148： 由塑料模具设计手册P18页表217，塑件尺寸公差得，=1.2, z=/3=1.2/3=0.4mm,由塑料成型工艺及模具设计P121页，式（613），hm=(hs+hs*Scp+2/3)0-z =(148+148*0.6/100+2*1.2/3)-0.40=149.69-0.40（2）对120 由塑料模具设计手册P18页表217，塑件尺寸公差得，=1.0, z=/3=1.0/3=0.33mm,由塑料成型工艺及模具设计P121页，式（613）， hm=(hs+hs*Scp+2/3)0-z =(120+120*0.6/100+2*1.0/3)-0.330=121.39-0.330（3）对113：塑料模具设计手册P18页表217，塑件尺寸公差得，=1.0, z=/3=1.0/3=0.33mm,由塑料成型工艺及模具设计P121页，式（613），hm=(hs+hs*Scp+2/3)0-z =(113+113*0.6/100+2*1.0/3)-0.330=114.34-0.33088排气结构设计：排气是注射模设计中不可忽视的一个问题。在注射成型中，若模具排气不良，型腔内的气体受压缩将产生很大的背压，阻止塑料熔体正常快速充模，同时气体压缩所产生的热量可能使塑料烧焦。在充模速度大、温度高、物料粘度低、注射压力大和塑料过厚的情况下，气体在一定的压缩程度下会渗入塑料制件内部，造成气孔、组织疏松等缺陷。881模内气体主要来源注射成型时，模内气体主要来源：1、 型腔和浇注系统中存在空气；2、 塑料原料中含有水分，在注射温度下蒸发而成为水蒸气；3、 由于注射温度过高，塑料分解所产生的气体；4、 塑料中某些添加剂挥发或化学反应所生成的气体。882排气方式模具型腔和浇注系统积存空气所产生的气泡，常分布在与浇口相对的部位上；塑料内含有的水分蒸发产生的气泡呈不规则分布在整个塑件上，分解气体产生的气泡则沿塑件的厚度分布。经moldflow分析结果如图8.1的位置，是塑件上气泡的大概分布状况，从中可以判断出气体的来源，从而选择合理的排气部位。根据塑料成型工艺及模具设计P139页知，排气方式有以下几种：1、 用分型面排气；2、 用型芯与模板配合间隙排所3、 利用顶杆配合间隙排气；4、 用侧型芯运动间隙排气；5、开设排气槽。结合电饭煲盖的结构，及推出机构，该套模具采用顶杆配合间隙来排气。并且，推杆的布局时，也是参考了moldflow的分析结果及参考的电饭煲实物的推出痕迹来布置的。因此利用推杆来排气具有理论及实践的论证。9 导向机构的设计：为了保证动模和定模两大部分或模内其它零部件之间的准确对合、定位和定向作用，采用导柱和导套作为该套电饭煲盖模具的导向机构，并用拉杆来限制开模程。9.1导柱的设计要点：1、这套模具是选用“龙记”标准模架，其型号为细水口模架5050，因此拉杆、导套也是配做的，其材料为GCr 15，硬度为5055HRC，以保证有足够的抗弯强度，且表面耐磨，芯部坚韧；2、导柱的的端部设计成锥形或半球形，便于导柱顺利地进入导向孔；3、导柱的配合精度：导柱与导向孔采用间隙配合H7/f7，而与安装孔则采用过渡配合H7/m6，配合部分表面粗糙度为Ra0.8um。94、该套模具的导柱通过托板固定在动模，以防止导柱从安装孔中脱出。9.2导向孔的设计要点：1、为防止导柱进入未开通的导向孔（盲孔）时，孔内空气无法逸出，产生反压力，给导柱运动造成阻力。因此将导向孔开成通孔。2、为使导柱比较顺利进入导套，在导套前端设有倒圆角。根据“龙记”标准模架的标准件知，导套也是采用GCr15材料的，但其硬度则低于导柱的硬度，以改善摩擦及防止导柱或导套拉毛。3、导套的滑动部分按H8/f8间隙配合，导套外径按H7/m6过渡配合。导套的外径与导柱的安装直径相等，因此加工导柱和导套固定孔时，应一起加工，以保证它们之间的同轴度。9.3导柱的数量和布置：该套模共有4根导柱，并对称分布，以使导向平衡。其布置如图9.1所示。图9.110 脱模机构设计：注射成型后，为使塑件从凸模或凹模上脱出，需设置脱模机构。上述已提及，该套模具的脱模机构采用推杆推出式的脱模机构。101脱模机构的设计原则根据塑料成型工艺及模具设计P145页可知，脱模机构的设计原则如下：1、保证塑件不因顶出而变形损坏及影响外观，这是对脱模机构的最基本的要求。在设计时须正确分析塑件对模具粘附力的大小和作用位置，以便选择合适的脱模方式和恰当的推出位置，使塑件平稳脱出。同时，推出位置应尽量选塑件内表面或隐蔽处，使塑件外表面不留推出痕迹。2、为使推出机构简单、可靠，开模时应使塑件留在动模，以利用注射机移动部分的顶杆或液压缸的活塞推出塑件。3、推出机构运动要准确，灵活、可靠，无卡死与干涉现象。机构本身应有足够的刚度、强度和耐磨性。102影响脱模力的因素：1、塑件的几何形状、塑件的壁厚、塑件对型芯的包紧面积均影响塑件对型芯的包紧力的大小，从而影响脱模力。脱模斜度也影响脱模力。2、塑料的性能，如其收缩、弹性模量、泊桑比等均影响塑件对型芯的包紧力从而影响脱模力的大小，当这些值增大时，脱模力也增加。3、型芯的表面粗糙度，表面粗糙度大，塑件对型芯的摩擦系数也大，则脱模阻力增大。103一次推杆推出机构的工作原理：开模后，用一次动作将塑件推出的机构，该模具的推出机构包括：1、21条不同的推杆，推杆直接与塑件接触，开模后将塑件推出。推杆固定板（底针板与面针板）起固定推杆及传递注射机顶出液压缸推力的作用。2、导柱、导套，使推出过程平稳，推出零件不致弯曲和卡死，起导向作用。3、回针（复位杆），使完成推出任务的推出零部件回复到初始位置。104推杆设计的要点：1、推杆的位置：推杆位置设在脱模阻力大的地方,如电饭煲盖的侧面阻力最大，所以将推杆设在端面或靠近侧壁的位置，但要考虑后面需在凸模中开设5个斜顶和4个冷却型芯，故设置推杆位置时必须预留足够的空间和位置给斜顶和冷却型芯，以避免与它们距离太近,影响凸模的强度，由于蒸件的结构比较对称，但又不完全对称，故脱模力不尽相同，但差别不会太大,故设置推杆位置时，在某些位置可设置成对称；在某些地方由于结构不对称，设置推杆的位置也稍有差别，以使推出效果较好，以防推出不平衡，使其产生变形。2、为了保证有足够的强度和刚度承受推出力,以免推杆推出的弯曲或折断,故该套模具的推杆的直径分两种，一种是以10mm，另一种是以8mm的推杆。3、由于塑件的外形决定，设置的每一条推杆的长度都不大一样，且上端面的外形及锥度应尽量与凸模的成形面相近，以保证塑件的下面的形状不会偏差太大。另外，推杆端面和型腔在同一平面或比型腔的表面高出0.050.10mm，且不应有轴向窜动，推杆与推杆孔配合9采有H8/f8或H9/f9，其配合间隙，不大于所用塑件的溢料间隙，以免产生飞边。由塑料成型工艺及模具设计P131页，表65知，PP料的溢料间隙 =0.0250.04mm。4、考虑到开设冷却水道，推杆的位置应预留给冷却水道，以便以后的设计及加工。11 内抽芯机构的设计：从塑件图的外形分析可知，为保持塑件的外形不发生翘曲、变形，并增大塑件的强度，在塑件的内部周边处成形出较多的加强筋，但又考虑到壁厚均匀，故在如图8.2的A、B、C、D处开设了盲孔。由于动、定模的分开过程不能成形出这四个孔，故必须设置4个内斜推块内抽成形。内抽成形的工作原理与推杆的运动差不多，但它的一个与众不同的特点是：内抽所使用的型芯与开模行程成一个角度。故开模时，使斜顶与推杆靠液压机的顶出力通过底针板与面针板一起向上移动。由于斜顶与轴向推出方向成一定的角度，故在横向产生一个位移，这个位移需足以超过所需成形孔的深度，故塑件可以自由脱出。111内抽芯机构方向的选择：内抽芯机构采用内斜推块的结构形式，如图8.2的A、B、C、D所示定位筋里为使壁厚均匀，在筋里开有深为5mm的盲孔，由于定位筋的结构决定，对这两类盲孔，其推出方向只能如图十四所示，这样才能使推出过程中，使内斜推块与凸模产生一定的位移，即开口孔向那边，内斜推块的偏角方向应向那边，否则会达不到内抽的作用，而且会撞坏凸模。考虑到内斜推块要受侧向推力和承受一定的矩，其尺寸长、宽值不宜过小。其具体尺寸如零件图所示112内抽芯机构顶出距离核算：为了保证内斜推块侧向受力手扭矩达到以最小，内斜推块与横向推出方向的夹角越大越好，在内斜推块不碰坏塑件四周的前提下，最大侧向移动距离为7mm, 塑件高度为63mm，顶出距离最大为75mm,因tana 75/7，则a84.670，取a=850，故最大侧向移动距离为75/tan850=6.6mm，从内抽芯机构顶出距离核算可知，采用图十五所示方向的内斜推块结构是可行的。113内抽芯机构的固定及安装：由于存在偏角，内斜推块的固定与推杆的固定不一样，为了减小摩擦，应把内斜推块的下端设计成圆柱面，使这个圆柱面与底针板的的滑槽往返移动。内斜推块与推杆之间通过销把它们固定，但该销只作固定作用，而不怎么受力。其具体结构如下图十五所示。114内抽芯机构结构形式的对比选择：内抽芯机构的两种结构形式：一种是整体式，另一种是铰链式10。整体式内斜推块抽芯机构的优点是结构简单，易于加工、装配，但其斜推块悬空长度较长，顶出塑件时受到的扭矩较大，从而导致斜推块配合副的摩擦力较大，在注射成型时，常引起顶不畅顺、磨损，产生飞边，甚至使内斜推块折断等现象。比较适合于推出行程较小的模具。铰链式组合内斜推块的抽芯机构的优点是缩短了斜推块的长度，减少了模具在顶出时承受的扭矩，使模具在注射加工时抽芯动作平稳、可靠。但其加工难度及工作量较大，成本也较高，比较适合于推出行程较大的模具。从上述两种的内抽芯机构形式的对比中，可以看出，若采用铰链式组合斜推块，在抽芯动作时，受力状况当然是比较好的，但其加工量及成本是较高的。由于模具内斜推块的断面尺寸已预足够大，因此采用整体式的内斜推块也是够强度的。而且现在讲究效益与时效的时代，对事物的要求不是追求完美无缺，而是满意就不错了，就像是木桶装水的原理，如果存在瓶颈就会影响整个系统的运作。同理，如果一味追求模具结构的完美无缺，而忽视了其经济价值，则这样的模具只能作为观赏品，不能获得最佳的经济价值。综合上述来看，尽管采用铰链式较为完美，但在内抽芯推块已设计得具有足够的强度时，采用整体式的内抽芯机构，既能保证其强度，又能降低成本，在各方面都得到平衡，因此，还是采用整体式比较合理，有效益。12 注射模温度调节系统塑料模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺不同，模具温度也要求不同。因此在设计注射模时必须考虑用加热或冷却装置来调节模具的温度。121温度调节的重要性：1211对塑件质量的影响：模具温度对塑件的尺寸精度、形状精度、表面粗糙度及力学性能均有直接影响。1、尺寸精度：利用温度调节系统来保持模具温度的恒定或采用较低的模温，可减少塑件成型收缩率的波动，提高塑件尺寸精度。而对于结晶形塑料，为使塑料均匀结晶以保证塑件尺寸稳定，应提高模具温度，否则在塑件存放和使用时，其尺寸会由于塑料结晶不均匀而发生变化。2、形状精度：模具型芯与型腔各部分温差过大，会使塑件收缩不均匀而导致翘曲变形，影响塑件的外观和使用。特别是对于壁厚不一致和形状复杂的塑件，经常会出现因收缩不均匀而变形的情况，因此必须采用合适的冷却回路，使模具型腔各个部位的温度基本上均匀。3、表面粗糙度：模温过低会使塑件轮廓不清晰，产生明显的熔合纹，提高模温可改善塑件的表面状态，使塑件表面粗糙度降低。4、塑件的力学性能；对于结晶形塑料，结晶度越高，塑件的应力开裂倾向越大，这时降低模温是有利的。但对于聚碳酸脂一类高粘度不定形塑料，却需要提高模温才能减少应力开裂倾向。1212对生产率的影响模具温度系统对生产率的影响主要由冷却时间来体现。通常注射到型腔内的塑料熔体的温度为2000左右，塑件从型腔中取出的温度600C以下。熔体在成型时释放的热量中约有5%以辐射、对流的形式散发到大气中，其余95%需由冷却介质（一般是水）带走，否则由于塑料熔体的反复注入将使模温升高。为了保持模温的稳定，在每一循环中，必须由冷却系统把塑料熔体的热量带走。因此模具的冷却时间主要取决于冷却系统的冷却效果。据统计，模具的冷却时间约占整个注射循环周期的2/3，因此缩短成型周期中的冷却时间是提高生产率的关键。根据牛顿冷却定律，冷却系统从模具中带走的热量为Q=kAt/3600Q模具与冷却系统所传递的热量（J）；k冷却管道孔壁与冷却介质间的传热系数（J/m2*h*0C）；A冷却介质的传热面积（m2）；模温与冷却介质之间温度差（0C）；t冷却时间(s)由上式可知，当所需传递的热量不变时，可通过提高传热系数k，提高模具与冷却介质温度及增大冷却介质的传递面积A等三种方法来缩短冷却时间，提高生产效率。122模具温度调节系统的设计该套模具温度调节系统包括加热系统和冷却系统。根据塑料成型工艺及模具设计P180页可知，模具温度调节系统的设计必须根据塑料的品种、塑件的结构形状、尺寸、生产率及成型工艺对模具的要求来确定对模具进行加热或冷却。冷却可用常温水、低温水等介质，加热可用电加热、热油、热水加热等。热塑性塑料制件成型时，要求进行合理的冷却。由于这套模具较大，需要进行冷却系统的设计。另外由于该套模具采热流热道的浇注系统，所以需在模具中设置加热系统。1221冷却系统的设计：模具冷却系统的冷却方式一般是在型腔、型芯等部位合理地设置冷却管道，并通过调节冷却水流量及流速来控制模温，冷却水一般为常温水，为加强冷却效率，还可先降低常温水温度（称低温水）然后再通入模具。1、 冷却管道的设计原则：为提高冷却系统的效率和使型腔表面温度分布均匀，设计冷却水道时须遵循以下原则：（1）合理确定冷却管道的直径、中心距以及型腔的距离。因为冷却管道的直径与间距趋势影响模温分布，如果开设的冷却管道直径太小，且间距又大，则模腔表面的温度变化很大，造成塑件各部分不均匀收缩。此外，冷却管道与型腔壁的距离太大会使冷却效率下降，而距离太小又使冷却不均匀。根据经验，一般冷却管道中心线与型腔的距离应为冷却管道直径的12倍（常为1215mm），冷却管道的中心距约为管道直径的35倍，管道直径常取815mm。并尽可能使管道孔分别到各处型腔表面的距离相等，但当塑件处开设间距较小的冷却管道。（2）降低进水与出水的温度差冷却系统两端进、出水温度差小，则有利于型腔表面温度均匀分布。通常可通过改变冷却管道的排列形式来降低进、出水的温差，同时可减小冷却回路的长度。（3）浇口处应加强冷却在塑料熔体充模时，浇口附近的温度最高，而离浇口越远温度越低，因此应加强浇口处的冷却。通常采用将冷却回路的入口设在浇口附近，可使浇口附近在较低温下冷却。（4）应避免将冷却管道开设在塑件熔合纹部分，并注意干涉及密封等问题。由于该套模具采用两个热流道点浇口进料或型腔形状较复杂，两股熔体在汇合处将产生熔合纹，该处的温度通常较其它部位要低，为不使温度急剧下降，保证熔合质量，在熔合纹部位尽可能不设冷却管道。冷却管道不应穿过镶块，以免在接缝处漏水，若必须通过镶块时，则应加镶套管密封，同时须考虑避开模具内其它孔道，如推杆孔、螺纹孔及型芯孔等。（5）冷却水道应便于加工和清理为便于加工和操作，进出水管接头应尽量设在模具同一侧，宜设在注射机背面，同时水管接头必须密封，以免漏水。2、冷却管道传热面积及管道数目的确定（1）冷却介质体积流量的计算：为计算传热面积首先必须计算冷却介质的体积流量。如果说忽略模具因空气对流、热辐射与注射机接触所散发的热量，而只考虑塑料熔体传递给模具的热量，则模具冷却时所需冷却介质的体积流可按下式计算： qv=Q1/C1(12)，qv冷却介质的体积流量（m3/min）；冷却介质的密度（kg/m3）；C1冷却介质的比热容（J/（kg*0C）；1冷却介质出口温度（0C）；2冷却介质进口温度（0C）；Q1单位时间内塑件在凝固时所放出的热量（J/h）（2）冷却管道传热面积及管道数目的计算：当求出冷却水的体积流量后，可根据冷却水的流速与管道直径的关系如塑料成型工艺及模具设计P183页表91，以确定模具冷却管道直径d。冷却管道总传热面积A（m2）=Q1/(k*)（3）该套模具的冷却计算过程：设注射成型PP，产量为45kg/h，常温200C的水为冷却介质，出口温度为300C，冷却水在管内呈湍流，则1） 求塑件在固化时每个小时释放的热量Q1；由第一部分的塑料的性质分析得，PP料的单位质量在注射成型温度下的总热容为59*104J/kg。则Q1=*q=45*59*104J/h=2.655*107J/h2） 求冷却水的体积流量qv，由塑料成型工艺及模具设计P182页式（92）得，qv=Q1/C1(12)=2.655*107/60/103/4.187*103(30-20)m3/min =10.6*10-3m3/min3）求冷却管道直径d，由塑料成型工艺及模具设计P183页，表91得，d=20mm；4）求冷却水在管道内的流速v，由塑料成型工艺及模具设计P183页式（97）得v=4qv/d2=4*10.6/100/3.14/60/(20/1000)2m/s=0.56m/s5）求管道孔壁与冷却介质间传递系数k： 由塑料成型工艺及模具设计P184页表（92）得f=6.84（设水温为250C），再由塑料成型工艺及模具设计P183页式（96）得： K=4.187*103f(v)0.8/d0.2=4.187*103*6.84(0.996*103*0.56)0.8/(20/100)0.2J/(m2*h*0C)=0.986*107 J/(m2*h*0C)6）求冷却管道总传热面积A，由塑料成型工艺及模具设计P183页，式（95）得：A（m2）=60Q1/(k*)=60*2.655*107/60/0.986*107(40-(30+20)/2) =0.180 m2 7）求模具应开设的冷却管道孔数n:由塑料成型工艺及模具设计P183页式（98）得：n=A/(*dl)=0.180/(3.14*(20/1000)*(500/1000)=5.7363、冷却回路的形式：模具冷却回路的形式应根据塑件的形状、型腔内温度分布及浇口位置等情况设计成不同形式。该套模具有设置了型腔冷却和型芯冷却两种回路的结构形式。1）型腔的冷却：由于型腔采用了整体式，其结构便于采用直流循环式，由于型腔的成型面是圆弧形，所以安排管道是以分型面为圆弧分布，另一方面，为加强冷却效果，以及上述的冷却管道的计算，而且型腔板较长，因此，冷却管道的孔径采用20mm,以保证钻头的强度，而且在型腔中开设4个冷却管道。开设直流式循环式冷却管道的优点：制造简单，适于成型浅而面积大的塑件，由于电饭煲盖的厚度较小，而且成型面积较大，故采用这种冷却管道较合理；冷却效果较好，冷却管道的开设是沿着分型面呈圆弧状分布的，使冷却较低均匀。2）型芯的冷却：由于型芯是嵌入式的，而且型芯的高度较大，故开设冷却系统较麻烦，但型芯是重要的成形零部件，必须对其加以冷却。另一方面，对型芯开设冷却系统的方式不能像型腔那样采用直流式循环式冷却管道，因为，型芯与型芯固定板之间是以圆柱面为接触面的，如果在两都之间直接开水道，则要在接触面处设计密封机构，可是圆柱面比较难密封，故这套模具我们采用喷流式冷却回路其结构如图十六所示。其基本的工作原理是，在型芯外开4个喷水管（冷却型芯），冷却水从喷水管中喷出，分流后向四周流动冷却型芯的侧壁，很适合像该套模具长而多孔的型芯的冷却。开设喷流式冷却回路的优点： 适合型芯的特殊结构，推杆孔、斜顶孔较多，采用这种冷却方式，可避免与其相撞。冷却面积较大，可较接近成型面，冷却效果较好；1222加热系统的设计：由于该套模具的浇注系统采用了热流道的浇注系统，因此必须在模具中设置加热系统，以保证塑料一直处于热的状态。根据塑料成型工艺及模具设计P218页可知，加热系统的加热方式主要有如下几种：1、电加热；2、煤气加热；3、蒸汽加热，该套模具就是采用这种加热方式。