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家用台灯灯罩注射模设计
30页-12000字数+说明书+实习总结+8张CAD图纸
分型面.dwg
型腔排列.dwg
型芯.dwg
型芯固定板.dwg
塑件二维图.dwg
实习总结.doc
家用台灯灯罩注射模设计论文.doc
导套导柱.dwg
总装配图.dwg
浇口套定位圈.dwg
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摘 要
本课题主要是针对台灯上小夜灯灯罩的模具设计,通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注射模。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的成型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、加热和冷却系统、排气系统、支承零部件、注射机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计，同时并简单的编制了模具的加工工艺。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。根据题目设计的主要任务是灯罩注射模的设计。也就是设计一副注射模具来生产灯罩塑件产品，以实现自动化提高产量。
关键词：灯罩；注射模；模具结构；加工工艺
目录
摘 要1
引言5
1塑料成型工艺性分析3
1.1塑件结构工艺分析3
1.2塑件的性能分析3
1.2.1塑件材料的选择3
1.2.2材料基本特性3
1.2.3材料综合性能3
1.3 PS注射成型过程及工艺参数4
1.3.1成型特点4
1.3.2注射成型过程4
1.33注射工艺参数4
2 模具的结构形式分析5
2.1分型面位置的确定5
2.2型腔数量和排列方式的确定5
2.2.1 型腔数量的确定5
2.2.2 腔排列形式的确定7
2.3注射机型号的确定7
2.3.1 注射量的计算23
2.3.2浇注系统凝料体积的初步估算23
2.3.3选择注射机23
3浇注系统的设计24
3.1主流道的设计24
3.1.1主流道尺寸24
3.1.2浇口套的形式25
3.2分流道的设计25
3.3浇口的设计26
3.4冷料穴的设计27
4成型零件的结构设计及计算27
4.1成型零件的结构设计27
4.1.1凹模的结构设计27
4.1.2凸模型芯的结构设计27
4.2 成型零件钢材的选用28
4.3成型零件的尺寸计算28
4.3.1型腔尺寸计算28
4.3.2型芯尺寸的计算29
4.4型腔壁厚和底板厚度计算30
5模架的确定31
5.1各模板尺寸的确定31
5.2模架各尺寸的校核32
6排气系统设计32
7推出机构的设计32
7.1 推出机构的组成33
7.2 设计原则33
7.3 脱模力的计算33
8温度调节系统的设计34
8.1冷却系统的作用34
8.2 设计冷却系统时应考虑的因素35
8.3冷却介质35
9导向与定位结构的设计35
9.1导柱导向机构的作用35
9.2 导柱导套的设计原则35
9.3导柱导套的设计36
10总装配图37
结束语38
致 谢39
参考文献40
注射成型是热塑性塑料成型的一种重要方法。到目前为止，除氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的塑料制件；对成型各种塑料的适应性强；生产效率高，易于实现全自动化生产的一系列优点。但应当注意的是，注射成型的设备价格及模具制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料件生产。目前，注射成型工艺发展很快，除了热塑性塑料注射成型以外，一些热固性塑料也可以成功的注射成型，而且有效率高，产品质量稳定的特点；低发泡塑料注射成型提供了缓冲、隔声、隔热等优良性能的塑料制件；双色或多色塑料成型提供了多种颜色、美观适用的塑料商品。此外，应用热流道注射成型工艺在获得大型塑件和降低或消除浇注系统凝料等方面具有明显优点。注射成型还是获得中空塑料制品型坯的重要工艺方法。
本次设计主要介绍了有关台灯灯罩塑料成型方面的设计。灯罩所选材料为热塑性材料，适合与热塑成型。灯罩注塑成型模具就是将灯罩塑料PS先加在注塑机的加热料筒内，塑料PS受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料PS在其中固化成型。
本次毕业设计课题来源于生活，应用广泛，成型难度中等，模具结构中等，对从事模具工作的人员是一个好的考验。它能加强对塑料模具成型原理的理解，同时锻炼对塑料成型模具的设计和制造能力。
- 内容简介：
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几个月前，我期盼着早日完成毕业实习，走进社会，以为这样不用每天对着课本，过着简单而重复的校园生活肯定会轻松多了，可如今真正实习了，才深深地体会到它并不是想象中那么简单，现实社会比起校园生活那是复杂多了，因为有了比较，才使我感觉到校园生活是那么的美好，那么的令人回味呀！也由此感到一种紧迫感。 从去年十一月开始实习，期间换了两次工作。第一次是与专业相关的工作。第二次与专业截然不同，虽然也在机械的这个行业，这次却选择了我所陌生的职业文秘。我不但学会了许多书本没有的专业知识，还从中体检到人生的苦与乐。通过实际操作，一方面检验了课堂理论教学中基本知识掌握的程度；另一方面扩大了知识面；再者是锻炼和增强了实际动手和独立工作的能力，培养了良好的工作作风和严谨求实的科学态度。我先后在车工和文秘这两种不同的职位实习，工作环境和技术类别以及对岗位职责的要求都是不同的。在车工实习的时候很紧张，因为很长时间没有碰过车床了。刚开始的时候，并没有很快上手，而是跟在师傅后面观摩了一段时间，参观了厂里的设施，了解了厂里的产品。在过了三天后，终于自己动手做了。做工件很不熟练，其间还曾报废了许些工件，那时感觉非常失望。怎么老是做的那么不如意。在此，要非常感谢带我的师傅，在我失败的时候，师傅并没有批评我，只是很有耐性的纠正我的过错，同时还鼓励我。让我在那个时候有了信息做下去。这份工作一直做到年前，因为工作地点原因，就辞职了。后来年后，就做了现在做的这份工作，文秘。这个工作刚好与我的专业并不吻合。我的工作不多，就是接听电话、打印文件、收发传真等。做这些工作，我也会遇到一些问题不懂如何去处理，碰到这种情况，刚开始时确实给我的工作造成一定的被动，因为我想请教领导又怕他们觉得我麻烦，但后来我意识到这样下去是不行的，同时我开始明白：不耻下问不单在学习中要做到，在工作中也应该如此；于是我便大胆请教领导和同事，通过他们的指点，我在工作方式、方法上都有了很大的提高，最后把所学的专业知识灵活地运用到实际工作中，从而顺利地完成各项工作任务。这其中我也并学会了如何待人接物。毕业实习的结束，意味着大学生活也将结束。在此，非常感谢学校和实习单位给予我实习的机会。通过实习，让我看清自己需要什么，同时也让我吸取了许多工作和社会经验，这将对我以后踏足社会，谋生立业有很好的借鉴和帮助作用。今后，我会带着这些宝贵的经验，在人生的旅途中勇往直前，迎接时代的挑战。江苏财经职业技术学院综合毕业实践说明书（论文） 标题： 家用台灯灯罩注塑模设计 系 别： 机电工程系机电工程系 专 业： 模具设计与制造模具设计与制造 学 号： 08104032290810403229 姓 名： 王王 岚岚 指导教师： 陈青云陈青云 2011 年 5 月 15 日1摘摘 要要本课题主要是针对台灯上小夜灯灯罩的模具设计,通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注射模。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的成型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、加热和冷却系统、排气系统、支承零部件、注射机的选择及有关参数的校核、都有详细的设计，同时并简单的编制了模具的加工工艺。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。根据题目设计的主要任务是灯罩注射模的设计。也就是设计一副注射模具来生产灯罩塑件产品，以实现自动化提高产量。关键词：关键词：灯罩；注射模；模具结构；加工工艺 2目录目录摘 要 .1引言 .51 塑料成型工艺性分析.31.1 塑件结构工艺分析.31.2 塑件的性能分析.31.2.1 塑件材料的选择.31.2.2 材料基本特性.31.2.3 材料综合性能.31.3 PS 注射成型过程及工艺参数.41.3.1 成型特点.41.3.2 注射成型过程.41.33 注射工艺参数.42 模具的结构形式分析 .52.1 分型面位置的确定.52.2 型腔数量和排列方式的确定.52.2.1 型腔数量的确定 .52.2.2 腔排列形式的确定 .72.3 注射机型号的确定.72.3.1 注射量的计算 .232.3.2 浇注系统凝料体积的初步估算.232.3.3 选择注射机.233 浇注系统的设计.243.1 主流道的设计.243.1.1 主流道尺寸.243.1.2 浇口套的形式.253.2 分流道的设计.2533.3 浇口的设计.263.4 冷料穴的设计.274 成型零件的结构设计及计算.274.1 成型零件的结构设计.274.1.1 凹模的结构设计.274.1.2 凸模型芯的结构设计.274.2 成型零件钢材的选用 .284.3 成型零件的尺寸计算.284.3.1 型腔尺寸计算.284.3.2 型芯尺寸的计算.294.4 型腔壁厚和底板厚度计算.305 模架的确定.315.1 各模板尺寸的确定.315.2 模架各尺寸的校核.326 排气系统设计.327 推出机构的设计.327.1 推出机构的组成 .337.2 设计原则 .337.3 脱模力的计算 .338 温度调节系统的设计.348.1 冷却系统的作用.348.2 设计冷却系统时应考虑的因素 .358.3 冷却介质.359 导向与定位结构的设计.359.1 导柱导向机构的作用.359.2 导柱导套的设计原则 .359.3 导柱导套的设计.3610 总装配图.37结束语 .384致 谢 .39参考文献 .405家用台灯灯罩注射模设计引言引言随着中国当前的经济形势的日趋好转，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也日趋蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力” ，德国则冠之为“金属加工业的帝王” ，在罗马尼亚则更为直接：“模具就是黄金” 。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在 1989年 3 月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。随着塑料这一种新的工程材料的不断开发与应用，加之成型工艺不断成熟与完善，极大地促进了塑料成型模具的开发与制造。随着工业塑件制件和日用塑料制件的品种和需求量的增大，而且更新换代周期也越来越短，对塑料的产量和质量提出了越来越高的要求，这就要求塑料模具的开发、设计与制造的水平也必须越来越高。注射成型是热塑性塑料成型的一种重要方法。到目前为止，除氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的塑料制件；对成型各种塑料的适应性强；生产效率高，易于实现全自动化生产的一系列优点。但应当注意的是，注射成型的设备价格及模具制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料件生产。目前，注射成型工艺发展很快，除了热塑性塑料注射成型以外，一些热固性塑料也可以成功的注射成型，而且有效率高，产品质量稳定的特点；低发泡塑料注射成型提供了缓冲、隔声、隔热等优良性能的塑料制件；双色或多色塑料成型提供了多种颜色、美观适用的塑料商品。此外，应用热流道注射成型工艺在获得大型塑件和降低或消除浇注系统凝料等方面具有明显优点。注射成型还是获得中空塑料制品型坯的重要工艺方法。本次设计主要介绍了有关台灯灯罩塑料成型方面的设计。灯罩所选材料为热塑性材料，适合与热塑成型。灯罩注塑成型模具就是将灯罩塑料 PS 先加在注塑机的加热料6筒内，塑料 PS 受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料 PS 在其中固化成型。本次毕业设计课题来源于生活，应用广泛，成型难度中等，模具结构中等，对从事模具工作的人员是一个好的考验。它能加强对塑料模具成型原理的理解，同时锻炼对塑料成型模具的设计和制造能力。1 1 塑料成型工艺性分析塑料成型工艺性分析1.1 塑件结构工艺分析图图 1 1 塑件二维图塑件二维图如上图所示，该塑件为台灯上小夜灯的灯罩。从塑料制品二维图可见，该制品整体结构比较简单。厚度为 1.5mm，高度为 22mm，内圆直径为 60mm，外圆直径为 63。外形尺寸不大，塑料熔体流程不太长，适合注射成型。同时该塑件的尺寸精度要求相对较低，一般精度等级（MT5） ，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。该塑件的外观要求一般，表面粗糙度为 Ra0.6m。PS 收缩率比较小（0.5%0.8%） ，成型收缩率比较小，则该塑件的脱模斜度为 1。1.2 塑件的性能分析1.2.1 塑件材料的选择该塑件在尺寸上要求相对较低,且在长期的使用过程中需要较高的强度和硬度，也要求有一定的耐磨性，在保证塑料制品的功能和性能的同时还要考虑到加工生产、成本和供应，综合上述各方面的考虑和甄选以及结合工厂的实际生产，选用收缩率较小、综合性能优良、在工程技术中应用广泛的塑料 PS（聚苯乙烯） 。1.2.2 材料基本特性聚苯乙烯无色透明、无毒无味。聚苯乙烯在工业上可仪表外壳、灯罩、化学仪器零件、透明模型等。在电气方面用作良好的绝缘材料、接线盒、电池盒等。在日用品方面广泛用于包装材料、个种容器、玩具等。1.2.3 材料综合性能综合性能如下表所示。表表 1-21-2项 目性能参数项 目性能参数密度/(g/cm )31.041.06屈服强度/MPa3563续表续表 1-21-21拉伸强度/MPa3563吸水率（%）0.030.05拉伸弹性模量/MPa2.83.5熔点/131165拉弯强度/MPa2.83.5计算收缩率(%)0.50.8比热容/J（kg）1340比体积/(cm g)310.030.051.3 PS 注射成型过程及工艺参数1.3.1 成型特点PS 成型特点:流动性和成型性优良，成品率高，但易出现裂纹，成型塑件的脱模斜度不宜过小，但顶出要均匀；由于热胀系数高，塑件中不宜有嵌件，否则会因两者的热胀系数相差太大而导致开裂，塑件壁厚应均匀；宜用高料温、高模温、低注射压力成型并延长注射时间，以防止缩孔及变形，降低内应力，但料温过高，容易出现银丝；因流动性好，模具设计中大多采用点浇口形式。1.3.2 注射成型过程成型准备 对 PS 的色泽、均匀度等进行检验。原则上 PS 的吸水性很小，成型前可不必干燥，为了保险起见，成型前最好进行干燥。注射过程 塑件在注射机料筒内加热塑化后达到流动状态，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，过程为充模，压实，保压，倒流，冷却五个阶段。塑料的后处理 成型后的塑料产生应力，应加以退火处理，80，24h 为宜。1.3.3 注射工艺参数表表 1-31-3项目参数项目参数温度/7080压力/Mpa80150干燥处理时间/h12注射时间/s13后部/140160压力/Mpa3040料筒温度前部/170190保压时间/s1540喷嘴结构直通式降温固化时间/s1530喷嘴温度/160170成型周期/s4090模具温度/4070注射机类型柱塞式22 2 模具的结构形式分析模具的结构形式分析2.1 分型面位置的确定分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一副模具根据需要可能有一个或两个以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以与合模方向平行或倾斜，我们在这里选用与合模方向平行和垂直。模具分型面的选择原则：分型面应选在塑件最大截面处。不影响塑件外观质量，尤其是对外观质量有明确要求的塑件更应注意。有利于保证塑件的精度要求。有利于模具的加工，特别是型腔的加工。 （尽可能使模具结构简便）有利于浇注系统、排气系统、冷却系统的设置。便于塑件的脱模，尽量使塑件开模时留在动模一侧。尽量减小塑件在合模平面上的投影面积，以减小所需锁模力。便于嵌件的安装。长型芯应置于开模方向。本塑件属于薄壁壳小型塑件，塑件冷却时会因为收缩作用而包覆在凸模上，故从塑件脱模和精度要求角度考虑，应有利于塑件滞留在动模一侧，以便于脱模，而且不影响塑件的质量和外观形状，以及尺寸精度。综合以上因素，分型面应选择在灯罩的下部较为合理，如图所示:分型面图图 2 2 分型面分型面2.2 型腔数量和排列方式的确定2.2.1 型腔数量的确定为了使模具与注射机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目，常用的方法有以下：3根据经济性确定型腔数目根据总成型加工费用最小的原则，并忽略准备时间和试生产原材料费用，仅考虑模具加工费和塑件成型加工费根据注射机的额定锁模力确定型腔数目当成型大型平板制件时，常用这种方法。设注射机的额定锁模力大小为 F（N） ，型腔内塑料熔体的平均压力为 Pm,单个制品在分型面上的投影面积为 A1，浇注系统在分型面上的投影面积为 A2，则：(nA1+A2)PmF 即：n12APAPFmm根据制品精度确定型腔数目根据经验，在模具中每增加一个型腔，制品尺寸精度要降低 4%,高模具中的型腔数目为 n,制品的基本尺寸为 L，塑件尺寸公差为,单型腔模具注塑模具生产时可能性产生的尺寸误差为(不同的材料，有不同的值，如：聚甲醛为0.2%,尼龙 66%ss为0.3% ,聚碳酸酯、聚氯乙烯、ABS 等非结晶型塑料为0.05%),则有塑件尺寸精度的表达式为：L%+ （n-1）L% 4%ss简化后可得型腔数目为：n242500Ls对于高精度制品，由于多型腔模具难以使各型腔的成型条件均匀一致，故通常推荐型腔数目不超过 4 个。根据注射机的额定最大注射量确定型腔数目设注射机的最大注射量 G（g） ，单个制品的质量为 W1（g） ，浇注系统的质量为W2（g） ，则型腔数目 n 为：n128 . 0WWG 该塑件为批量生产，可采取一模多腔的结构形式。同时由于设计数据不足，则初4步选定一模两腔的结构形式。2.2.2 腔排列形式的确定 多型腔模具最好采用平衡式分布，且要求紧凑，并且与浇口开设的部位对称。由于初步选择的是一模两腔，则可以采用直线对称排列的方式。如下图所示:图图 3 3 型腔排列方式型腔排列方式2.3 注射机型号的确定注射模是安装在注射机上进行注射成型生产的，模具设计者在开始设计模具之前，除了必须了解注射成型工艺规程之外，对有关注射机的技术规范和使用性能也应该熟悉。只有这样，才能处理好注射模与注射机之间的关系，使设计出来的注射模能在注射机上安装使用。下图片为注射机的原理结构图。图图 4 4 注射机结构图注射机结构图2.3.1 注射量的计算 根据塑件二维图数据，通过计算分析，得到塑件的体积约为V塑=10611=106.11HS 塑件的质量根据 m塑=V，查相关资料得到 PS 的密度 =（1.041.06g）/cm，现取 =1.05g/cm,代入数据计算得到:m塑=1.05101061111.15g32.3.2 浇注系统凝料体积的初步估算浇注系统的凝料在模具结构没有确定之前是无法确定的，但是可以根据经验按塑件体积 0.21 倍来估算，取 0.6 倍计算。因此，一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为：V总=V塑 (1+0.6)2=33.952.3.3 选择注射机 根据 V公= V总/0.8,，V为注射机公称注射量，V总为模具型腔内熔体体积。由此公可得注射机公称注射量：V公=33.950.8=42.43 cm有以上数据，初步选定额定注射量 125cm，注射机型号为 XS-ZY-125 的注射机，其主要技术参数如下表：表表 2-32-3额定注射量/cm125螺杆直径/mm42注射压力/MPa120注射行程/mm115注射时间/s1.6注射方式螺杆式合模力/kN900最大成型面积/cm320最大开模行程/mm300模具最大厚度/mm300模具最小厚度/mm200动、定模固定板尺寸/mm428528拉杆空间/mm260290合模方式液压-机械喷嘴球半径/mm12喷嘴口孔径/mm41 注射机的相关参数的校核注射压力校核 PS 注射所需要的压力为 100120MPa，取 P0=110Mpa, 要求注射机的公称压力大于PS 所需的注射压力，即 P公P0，由于 P公=120MpaP0=110Mp,所以所选注射机符合注射压力要求。锁模力校核a 塑件在分型面上的投影面积 A塑A塑=3115.665mm2R 浇注系统在分型面的投影 A浇，也就是流道在分型面上的投影面积 A浇数值，A浇是每个塑件在分型面上的投影面积 A塑的 0.20.5 倍。由于本塑件不大，分流道比较短，投影面积可以适当取小些。取 A浇=0.2 A塑。塑件和浇注系统在分型面的总投影面积 A总，则A总=塑+浇 ）=21.2 A塑=7477.596mm An(Ab 模具型腔内的胀型力 F胀 F胀= A总P模式中 P模是型腔内塑料熔体平均压力值，一般为注射压力的 0.30.65 倍，现取 0.5倍，由于注射压力取 P0=110Mpa，则P模=0.5 P0=0.5110=55MPa，F胀= A总P模=7477.59655=411.267KN上表所示注射机公称锁模力 F锁=900KN，由于 F胀F锁，所以注射机锁模力符合要求，其他安装尺寸的校核要等到模架选定之后才可以进行。3 3 浇注系统的设计浇注系统的设计3.1 主流道的设计主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度，其主要设计要点为3.1.1 主流道尺寸主流道小端直径 d=d0+（0.51） ，取 1，d0为注射机喷嘴口孔直径为 4mm。则 d=d0+1=4+1=5mm主流道大直径 =+210.24mmDdtanL2式中 为主流道的角度，一般取 26，现取 3，为了方便计算，主流道直径取 D=10mm 主流道球面半径 = 0+（12） ，取 1，0为注射机喷嘴球半径 12mm，则SRSRSR= 0+1=12+1=13mmSRSR球面的配合高度 h=35mm，取 h=3mm主流道大端圆角 主流道大端设计成圆角过渡可以减小熔体流动阻力，半径 r=13mm，取 r=2mm3.1.2 浇口套的形式本设计虽然是小型模具，但为了便于加工和缩短主流道长度，浇口套和定位圈还是设计成分体式，主流道长度约等于定模板的厚度。材料选用 T10A 钢，热处理淬火后表面硬度为 5055HRC。3.2 分流道的设计分流道是主流道末端与浇口之间这一段塑料溶体的流动通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用。多型腔模具必定设计分流道，单型腔大型塑件在使用多个点浇口时也要设置分流道。分流道的布置形式 分流道的设计应该尽量减少熔体在流道上的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减少分流道的容积和压力平衡，因此，根据模具结构以及型腔的分布，采用平衡式分流道分流道的界面形状 通常的分流道截面形状有圆形、矩形、梯形、U 形、半圆形和六角形等，为了减少流道内压力损失和传热损失，希望流道的截面积大、表面积小。因此可用流道截面积与其周长的比值来表示流道的效率。由于正方形流道凝料脱模困难，六角形流道效率低而圆形截面流道在加工时两半很难对准，在此，选择半圆形，取半圆直径 4.5mm。参见塑料成型工艺与模具设计分流道的表面粗糙度 分流道的表面粗糙度并不要求很低，一般取 0.8m1.6m 即可，在此取31.6m。分流道的长度 根据两个型腔的结构设计，取单边分流道长度 L分=35mm3.3 浇口的设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统中截面积最小的部分确实浇注系统的关键部分。浇口的形状、位置和尺寸对塑件的性能和质量的影响很大。本塑件属于小型塑件，用一模多腔，其表面要求较高，而点浇口截面积小，对于薄壁塑件以及诸如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等表面粘度随剪切速率变化而敏感改变的塑料成型有利，出去浇口残留痕迹小，易取得浇注系统的平衡，故而确定采用点浇口。在进行浇口设计时要遵循以下几个基本原则：应开设在使型腔各个角落同时充满的位置。应开设在制品较厚的部位，以利于补缩。应有利于型腔气体的排出。开设在不影响制品外观的部位。不要开设在制品承受弯曲载荷或冲击载荷的部位。尽量选在避免产生熔接痕的位置。浇口的形式多种多样，但常用的浇口有如下 11 种：直接浇口、侧浇口、扇形浇口、平缝浇口、环形浇口、盘形浇口、轮辐浇口、爪形浇口、点浇口、潜伏浇口、护耳浇口等。4图图 5 浇口套定位圈浇口套定位圈根据型腔的分布排列形式以及模具结构特点，本设计采用点浇口。定位圈是安装模具时做定位用的，查资料得 XS-ZY-125 型螺杆式注射机的定位圈直径为 100mm，一般定位圈高出定模板表面 510mm，由于交口套与定位圈均属于注射模的通用件，所以设计者应尽量采用推荐的交口套和定位圈。3.4 冷料穴的设计冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或者处于分流道的末端，防止冷料进入模具型腔而影响制品质量。冷料穴分两种，一种专门用于收集、贮存冷料，另一种除贮存冷料外还兼有拉出流道凝料的功用。由于 PS 是的脆性材料，只能采用 Z 形拉料，所以使用 Z 形冷料穴。4 4 成型零件的结构设计及计算成型零件的结构设计及计算塑料在成型加工过程中，用来充填塑料熔体以成型制品的空间被称为型腔。而构成这个型腔的零件叫做成型零件，通常包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。由于这些成型零件直接与高温、高压的塑料熔体接触，并且脱模时反复与塑件摩擦，因此要求它有足够的强度、刚度、硬度、耐摩性和较低的表面粗糙度。同时还应考虑零件的加工性和模具的制造成本。4.1 成型零件的结构设计4.1.1 凹模的结构设计 凹模是成型塑件外表面的主要零件。按结构凹模可分为整体式和组合式。5（1）整体式凹模：由整块金属材料直接加工而成，这种形式的结构简单，牢固可靠，使用中不易变形，成型的塑件质量较好。但当塑件形状复杂时，采用一般机械加工方法制造型腔比较困难。因此它适用于形状简单的塑件。（2）组合式凹模：对于形状复杂的塑件或难于机械加工的整体式凹模，为了简化复杂凹模的加工工艺，减少热处理变形，使拼合处有间隙利于排气，便于模具维修，节省贵重的模具钢。按组合方式不同可分为：整体嵌入式凹模、局部镶嵌式凹模、底部镶拼式凹模、侧壁镶拼式凹模、四壁拼合式凹模等。本塑件的外形简单，采用整体式凹模。其适用于形状简单且凹模高度较小的塑件，整体式凹模为非穿通式模体，强度好，不易变形。4.1.2 凸模型芯的结构设计 凸模，即主型芯，是成型塑件内表面的成型零件，按结构可分为整体式和组合式。（1）整体式凸模：当塑件的内形比较简单，深度不大时，可采用整体式凸模，其结构牢固，成型塑件的质量好，但机械加工不便，钢材耗量较大，适用于小型凸模。（2）组合式凸模：当塑件的内形比较复杂而不便于机械加工时，或形状虽不复杂，但为了节省贵金属，减少加工量，通常采用组合式凸模。固定板和凸模可分别采用不同的材料制造和热处理，然后再连接成一体，这种结构形式适用于大型凸模。灯罩型芯的结构也比较简单，但是，由于型芯要求的材料比较严格，价格高，为了节约成本，采用镶嵌式型芯。4.2 成型零件钢材的选用 成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性能，同时也要考虑到机械加工性能和抛光性能。本设计中的塑件为大批量生产，对于型芯来说，由于脱模时与塑件磨损严重，因此钢材选用高合金工具钢 Cr12MoV。凹模采用预硬钢 P20，加工性能好，易抛光，加工后能获得较高的尺寸和形状精度4.3 成型零件的尺寸计算 塑件尺寸公差按 MT5 级公差计算4.3.1 型腔尺寸计算型腔径向尺寸的计算 6 塑件径向尺寸=63=63mm,塑件制造公差 3=0.74mm,3D074. 0= 1+33DCPS3Dx30z = (1+0.0065) 630.60.7412. 00=62.97mm12. 00式中表示塑件的平均收缩率CPS查表可知 PS 收缩率为 0.50.8%，所以平均收缩率=0.0065，xCPS2008. 0005. 0是系数，一般取 0.50.8，这里取 0.6，3 塑件上的尺寸公差，为相应的尺寸制3z造公差，对于中小型塑件，取=。z61 型腔轴向尺寸的计算 =22=22mm，相应的 =0.44mm，H00.44- = 1+HCPSHxz0 = 1+0.0065220.60.440.0730=22.4mm0.0730此处 x 系数一般取 0.50.7，这里取 0.6。4.3.24.3.2 型芯尺寸的计算型芯径向尺寸的计算 =60=60,相应的 1=0.3mm。1D3 . 00 = 1+1 1DCPS1Dx0-Z =1+0.006560+0.60.3 00.05-=60.57mm00.05-以上 x 系数一般在 0.50.7，取 0.67型芯轴向尺寸的计算 =20.5=20.5mm，相应的 =0.44mmh0.440= 1+S+ hcphx0-Z=1+0.006520.5+0.60.44 00.073-=20.9mm00.073-以上 x 系数一般在 0.50.7，取 0.6图图 6 6 型芯型芯4.4 型腔壁厚和底板厚度计算注射模在其工作过程需要承受多种外力，如注射压力、保压力、合模力和脱模力等。如果外力过大，注射模及其成型零部件将会产生塑性变形或断裂破坏，或产生较大的弹性弯曲变形，引起成型零部件在它们的对接面或贴合面处出现较大的间隙，由此而发生溢料及飞边现象，从而导致整个模具失效或无法达到技术质量要求。因此，在模具设计时，成型零部件的强度和刚度计算和校核是必不可少的。一般来说，凹模型腔的侧壁厚度和底部的厚度可以利用强度计算决定，但凸模和型芯通常都是由制品内形或制品上的孔型决定，设计时只能对它们进行强度校核。因在设计时采用的是镶嵌式圆形型腔。因此，计算参考公式如下：（1）侧壁： 按强度计算： ) 12(mPrs 按刚度计算：8 ) 125. 175. 0(rpEErprsp（2）底部： 按强度计算： 21 . 1rphms 按刚度计算： 349 . 0ErPhms（3）凸模计算： 按强度计算： mPLr2 按刚度计算： 34ELPrm参数符号的意义和单位以及经查表所得值如下：Pm模腔压力（MPa）取值范围 55E材料的弹性模量（MPa）查得 2.1105材料的许用应力（MPa）查得 160；成型零部件的许用变形量（mm）查得 0.021；将以上值代入公式计算可得：按强度计算得：s4.93mm hs4.38mm r8.52mm按刚度计算得：s0.93mm hs1.91mm r3.97mm模具采用材料为 3Gr2W8V，淬火中温回火，热处理强度 46HRC。根据标准模架表格取壁厚 S=20mm根据型腔布置情况，模板 180mm315mm,它比需要布置的尺寸大得多，完全能够满足强度要求。95 5 模架的确定模架的确定5.1 各模板尺寸的确定 根据塑料注射模中小型模架及技术条件 ，可以选择模架及其内部尺寸，则 A 板尺寸 A 板式定模板，塑件高度为 22mm,还要留足够的空间开冷却水道，则 A 板的厚度 50mm B 板尺寸 B 板是型芯固定板，取厚度 25mm C 板尺寸 垫块的高度=推板行程+推厚度+推板固定板厚度+（510） ，根据模架推板厚度 16，推板固定板厚度，推板行程等于塑件的内腔高度 20.5mmC 板厚度 H=20.5+12.5+16+（510）=5459mm，根据模架中 C 板的尺寸选择，取H=63mm 上下模座取 25mm 垫板厚度算得 35mm 脱模板厚度取 20mm 经过计算，模架尺寸定为 4 号，板宽 180mm315mm，模架的结构形式为 A4 型5.2 模架各尺寸的校核模具的闭模高度是指模具闭模时，定模板到模脚下表面的距离，从模具的装配图中可知：H=240mm由注射机的选择参数可查得：Hmin=200mm；Hmax=300mmHminHHmax,故模具能在设备上安装。模具的开模行程=2(H1+H2)+(510)= 75.580.5mmS 式中 H1脱模距离；H2塑件高度；模具的实际开模行程S由前面注射机的选择技术参数可查得,注射机的开模行程：S=300mm由于S,故模具能顺利脱出塑件S根据以上尺寸校核，选择的模架适用于本次灯罩注射的使用。106 6 排气系统设计排气系统设计当塑料熔体填充型腔时,必须顺序排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。如果型腔内因各种原因而产生的气体不被排除干净,一方面将会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部碳化或烧焦（褐色斑纹） ，同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此设计型腔时必须考虑排气问题。有时在注射成型过程中，为保证型腔充填量的均匀合适及增加塑料熔体汇合处的熔接强度，还需在塑料最后充填到的型腔部位开设溢流槽以容纳余料，也可容纳一定量的气体。通常中小型模具的简单型腔，可利用推杆、活动型芯以及双支点的固定型芯端部与模板的配合间隙进行排气，其间隙为 0.030.05mm。7 7 推出机构的设计推出机构的设计在注射成型的每一循环中，都必须便塑件从模具型腔中型芯上脱出,模具中这种脱出机构称为脱模机构（或推出机构、顶出机构） 。脱模机构的作用包括脱出、取出两个动作，即首先将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离，称为脱出，然后把其脱出物从模具内取出。7.1 推出机构的组成推出机构由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位部件组成。即推件板、推件板紧固螺钉、推板固定板、推杆垫板、顶板导柱、顶板导套以及推板紧固螺钉7.2 设计原则（1）推出机构应尽量设在动模一侧，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作；（2）保证塑件不因推出而变形损坏,外形良好；（3）结构简单可靠，机械运动准确、可靠、灵活，并有足够的刚度和强度；（4）合模时的正确复位。综合上述要求及塑件特性，采用推件板推出机构。7.3 脱模力的计算脱模力是指将塑件从型芯上脱出时所需克服的阻力。它是设计脱模机构的重要依据之一.当塑件收缩包紧型芯时，其受力情况为：正压力 F正=F包，即它的正压力就是11塑件对型芯的包紧力，些时的摩擦阻力为：F阻=fF正=fF包。当型芯存在锥度的时候，故在脱模力（F脱） 的作用下，塑件对型芯的正压力降低了 F脱sina,即变成了（F正-F脱sina） ，所以些时的摩擦阻力为：F阻=f(F正-F脱sina)=fF正-fF脱sina式中 F阻摩擦阻力（N） f 摩擦系数，一般取 f=0.151.0 F正因塑件收缩对型芯产生的正压力（即包紧力）(N) F脱脱模力 a 脱模斜率，一般为 12.根据力平衡原理，列出平衡方程式：Fx=0F脱+F正sin=F阻cos由于 a 一般非常小，式中的 fsina 会非常接近于 0,故与之相乘的项之值可近似的等于 0,因此上式中的 fF脱sina 可以忽略，当该项忽略时，上式变成：F脱=fF正cosa-F正Sina=F正（fcosa-sina）当(fsinaF脱)项忽略不记时，即为：F脱+F正sina=(fF 正-fF脱sina) cosaF脱=aafafaFaafaafFcossin1)tan(coscossin1)sincos(正正F脱=p A式中 p塑件对型芯产生的单位正压力（包紧力）,一般 p=812MPa,薄件取小值，厚件取大值。 A塑件包紧型芯的侧压力对于不通孔的壳形塑件脱模时，还需要克服大气压力造成的阻力 F 阻,其值为：F阻=0.1A式中 A为型芯端面面积故总的脱模力应为：F总脱=F脱+F阻或 F总脱=F脱+0.1A12式中 p塑件对型芯的单位面积上的包紧力，在一般情况下，模外冷却的塑件 p 取2.43.9107Pa；模内冷却的塑件 p 约取 0.81.2107Pa。经计算 A=2826mm2 ,式中 取 0.32,p 取 1107Pa,取 =。45将数据代入上面导出的公式可得：F=817N脱模力的大小随塑件包容型芯的面积增加而增大，随脱模斜度的增加而减小。由于影响脱模力大小的因素很多，如推出机构本身运动时的摩擦阻力、塑料与钢材间的粘附力、大气压力及成型工艺条件的波动等等，因此要考虑到所有因素的影响较困难,因此上面计算出来的结果只是一个近似值，实际的脱模力应比计算出来的要大才合理。推件板推出机构中，为了减少推件板与型芯的摩擦，在推件板与型芯间留0.200.25mm 的间隙，并用锥面配合，防止推件因偏心而溢料。复位零件：对于推件板推出机构而言，由于推杆端面与推件板接触，可以起到复位杆的作用，因此，可以不必再另外设置复位杆。8 8 温度调节系统的设计温度调节系统的设计8.1 冷却系统的作用（1）防止塑件脱模变形；（2）缩短成型周期；（3）使结晶性塑料冷凝形成较低的结晶度，以得到柔软性、挠曲性、伸长率较好的塑件。8.2 设计冷却系统时应考虑的因素（1）模具的结构形式；（2）模具的大小；（3）塑件熔接痕的位置。8.3 冷却介质 PS 属于中等粘度材料，其成型温度及模具温度分别为 200250，4060，模具的温度初步选定 50，用常温水对模具进行冷却。9 9 导向与定位结构的设计导向与定位结构的设计为了保证注射模准确合模和开模，在注射模中必须设置导向机构。导向机构的作用是导向，定位以及承爱一定的侧向压力。导向机构包括导柱导向和锥面定们两种，13根据本塑件的实际情况，采用导柱导向机构。9.1 导柱导向机构的作用（1）定位件用：模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确，在模具的装配过程中也起定位作用，便于装配和调整；（2）导向作用：合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏；（3）承受一定的侧向压力：塑料溶体在充型过程中可能产生单向侧压力，或者由于成型设备精度低的影响，使导柱承受了一定的侧向压力，以保证模具的正常工作，若侧向压力很大时，不能单靠导柱来承担，需增设锥面定位机构。9.2 导柱导套的设计原则（1）导柱应合理地均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具的强度；（2）导柱的长度应比型芯端面的高度高出 68m
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