关 键 词：

指示 唆使 指导 批示 灯罩 注塑 模具设计 全套 cad 图纸

资源描述：

内容简介：

桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 1 页 共 20 页注塑模具的设计与热分析摘 要:本文介绍了用于生产热变形测试样品的注塑模具的设计，这种模具能为自身实现热分析，从而得到模具的热残余应力的影响。文章对技术，理论，方法以及在注塑模型设计中需要的考虑的因素也进行了介绍。模具设计是通过商用计算机辅助设计软件Unigraphics系统的13.0版本实现的。这种用于分析因样品不均匀冷却产生的热残余应力的模具，已经通过使用13.5版的被称作LUSAS分析员的商业有限元分析软件得到了开发，而且存在问题也已经解决。该软件通过绘制相应的时间反应曲线为模具提供了温度分布等高线图以及注塑周期中的温度的变化。结果表明，与其他区域相比，收缩可能更容易发生在冷却渠道附近的区域。热变形就是这种在模具的不同区域的不均衡降温效果引起的。关键词：注塑模具；设计；热分析1. 引言塑料业是世界上发展最快的工业之一，被列入产值达数十亿美元的产业。几乎每一个在日常生活中使用的产品都涉及塑料的使用，这些产品大部分可通过注塑成型方法生产 1 。注塑成型工艺因其制造过程是以较低的成本生产各种形态和复杂几何形状的产品而众所周知 2 。注塑成型工艺是一个循环工艺，整个过程分为四个重要的阶段，即：充模，保压，冷却和喷射。在注塑成型过程是从漏斗中把树脂和适当的添加剂注入到注塑成型机的加热/注射系统开始的 3 。这就是“充模阶段” ，在这个过程中，模腔填充了达到注射温度的热聚合物熔体。在模腔填充后的 “保压”阶段，更多的是聚合物熔体在更高的压力下被装进腔体，以补偿因聚合物固化引起的预计萎缩。接下来便是冷却阶段，在此过程中模具会冷却，直到有足够的刚性部分被弹出。最后一个阶段是“弹射阶段” ，这个阶段模具被打开，成型部分被弹出，过后，模具会再次被关闭开始下一个循环 4 。因为主要是靠经验，包括了实际工具的反复修改，所以设计和制造所需性能的注塑成型聚合物部件的过程很昂贵的。在模具设计任务中，由于包含了喷射和气压因素，通常来说，在核心区为模具设计特别附加的几何结构是相当复杂 5 。为了设计出模具，许多重要的设计因素必须加以考虑。这些因素是模具的大小，模腔的数量、布局，热流道系统，门控系统，收缩和弹射系统 6 。在模具的热分析中，其主要目的是分析热残余应力或模压对产品尺寸方面的影响。热诱导应力主要发生在注塑零件的冷却阶段，主要是由于其较低的热传导率和熔融树脂和模具之间的温度差异。在场冷却过程中的产品腔的温度是不平衡的 7 。冷却过程中，离冷却通道越近的地方能更大程度的冷却下来。这种温度的不同引起了材料的异收缩，从而带来热应力。明显的热应力可能会引起变形问题。因此，在注射成型过程的冷却阶段对热残余应力场进行模拟是非常重要的 8 。通过了解热残余应力的分布特点，我们就可以预测热残余应力引起的变形。在这篇论文中，为生产翘曲测试样本设计的提出了这样一种注塑模具设计：它能对模具实现热残余应力对其的影响实现热分析。2. 方法2.1 翘曲测试样本的设计这一部分介绍了用于注塑模具设计的翘曲测试样本的设计。对于外壳很薄的产品来说，很明显翘曲是存在其中的主要问题。因此，产品开发的主要目的就是设计一个塑件能为外壳很薄的注塑模具的翘曲问题确定影响因素。翘曲测试样本是由薄塑料壳而开发的。样本的总体尺寸是长 120 毫米，宽 50 毫米，厚 1 毫米。生产翘曲测试样本所用材料是丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）注塑的温度、时间和压力分别是 210 C, 3 s 和 60MPa,图 1 表示翘曲测试样本。图 1 翘曲测试样本2.2 翘曲测试样本设计注塑模具本节介绍了用于生产翘曲测试样本的模具的设计部分和设计中其他需要考虑的因素。用于生产翘曲测试样本注塑模具的材料是美国国家钢铁学会的1050碳钢。在模具设计中考虑到的四个设计概念包括：I. 三板模具（概念1）有两个分模线单腔，由于成本高所以不适用。ii. 二板模具（概念2）有无浇注系统的一个分模线单腔。由于每注的低生产率而不适用。iii. 二板模具（概念3）有一分模线与门控喷射系统的双腔。由于产品太薄，顶针可能损害它，因此也不适用。iv. 二板模具（概念4）有一分模线与有门控系统的双腔，只用直浇口拉出器作为喷射器，来避免在喷射过程中对产品的破坏。在翘曲样本的模具设计中第四个设计概念已经得到应用。各种设计根据都已经在设计中得到应用。首先，模具的设计是基于所使用注塑机器的压盘尺寸(BOY 22D)。这个机器是有一定限制的，这就是两个拉杆之间的距离定出的压板机的最大面积在机器拉杆之间的距离为254毫米。因此，模具板最大宽度应不能超过这个距离。此外，为了达到调定和处理模具的目的，在两个拉杆和模具之间保留了4毫米的空间。最终这使模具的最高宽度为250毫米。标准模具基地有250250毫米的使用面积。模具基底是用美得丽钳安装在模具基座或模具压板右上角和左下角的。其他相关模具板的尺寸见表1。 设计了夹紧压力的模具具有高于内部空腔力（反应力）的夹紧力来避免发生突然的活动。表1 磨具板尺寸 部件 尺寸：宽度高度厚度顶部压紧板 25025025腔板 20025040核心板 20025040侧板，支撑板 3725070排出维持板 12025015推出器 12025020底部固定板 25025025基于标准模具系列给出的尺寸，宽度和核心板的高度分别是200和250毫米 这些尺寸使核心板两腔的设计是水平放置的，因为腔板为空时有足够的空间，为了填充熔融塑料，只是用浇口衬瓦来固定因此，在产品表面只设计了一个标准分型线。在模具打开的过程中，产品和滑行装置放置在通过分型面的一个平面上，标准门或侧门就是转为这个模具设计的。门就处在滑道和产品之间。在门底部的土地，设计了20倾斜，而且厚度只有0.5毫米以便于清铲。这个门还设计了四毫米宽0.5毫米厚的熔融塑料入口。在模具设计中，选择了滑道的抛物线交叉部分的类型，因为他有一个好处，那就是一模只需一半的简单加工，即这一例子中的核心板。尽管如此，与圆截面类型相比这种滑道有诸如更多的热流失和废料。这可能会引起熔融塑料更快的凝固。这个问题通过使用更短，直径更大的滑道得以减少，它的直径是6毫米。非常重要的一点是滑道的设计要同时在相同的压力和温度下把材料或熔融塑料分送到腔体中。由于这一点，腔体的布局设计成了对称形式。设计中另一个需要考虑的方面就是通气孔的设计。为了防止发生滑动，核心和板腔之间的配合面板加工非常精细。但是，这可能导致在模具关闭时空气被封在里面，而使产品出现喷丸不足或部分不完整。为了确保锁住的空气能被排出来而避免部分不完整的发生，我们设计了足够多的通气孔。冷却系统是沿着模具的长度钻出来的，在与模具水平的位置使其更好的冷却这些冷却渠道在两钻腔和和核心板上都有。它们使模具在湍流的情况下能够充分的被冷却。图2 给出了通气孔和核心板上的冷却渠道在腔里的布局。图2 气孔在腔中的布局及冷却通道在这个模具设计中，弹射系统包括弹射版，直浇口拉出器以及喷射器。位于核心板中心位置的直浇口拉出器的作用不只是作为模具打开时固定产品位置的拉出器，而且在喷射阶段作为喷射器把产品从模具中推出来。在产品腔中没有放置和使用附加的喷射器，因为产品生产的非常薄，即1毫米。产品腔中额外的注射器可能会在喷射阶段给产品增加洞眼和损害。最后，要对尺寸容差进行足够的考虑来补偿材料的收缩。图3显示了利用unigraphic系统建立的三维实体造型以及线框模型图3 模具的三维实体建模和线框模型图4 用于避免欠注的额外的通风孔3. 结果和讨论3.1 生产和调整产品的结果从设计和制作的模具来看，生产的翘曲测试样本在实验跑中有一些缺陷。这些缺陷是短射，溢料和翘曲。短射随后被弯道腔排气孔的边缘消除来使被困住的空气能出来。与此同时，溢料也通过减少保压机器的压力得到降低。变形可以通过控制诸如注射时间，注射温度和融融温度等各种参数来得到控制。经过这些修改，模具生产了高品质低成本的翘曲测试样本同时需要尽快完成小门控。图4显示了模具的修改，正在加工消除短射的额外排气孔。3.2 模具和产品的细节分析模具和产品开发出来以后, 就进行对模具和产品的分析t. 在注塑成型额过程中, 210度的熔融ABS通过腔板上的浇口套注入模具直接即进入到产品腔。冷却发生后，产品就成型了One 产品的周期大约需要35秒，而其中冷却的时间就有20秒。生产翘曲测试样本的材料是ABS，其注塑温度，时间，和压力分别是210度，3秒和60MPa。模具选的材料是1050碳钢，这些材料的性能在有限元素分析开发的模具中决定温度分布的方面是非常重要的。表2显示了ABS和AISI1050碳钢的性能。对模具进行分析的关键部分在于腔体和核心板，因为这是产品成型的地方。所以热分析来知道温度分布和不同时间的不同温度是通过采用商业有限元素分析软件即所谓的LUSAS分析员的13.5版本来实现的。为了研究在不同地区热残余应力对模具的影响，进行了二维的热分析，由于是对称的，热分析只要通过垂直截面的上半部分或者在注射阶段被夹住的两腔的侧面和核心板块。图5显示了用不规则网格分析的热分析模型。图5 热分析模型建模还涉及到性能分配和模型的程序或周期的时间。这使得有限求解分析模具模型建立，并且绘制了时间反应图来显示在特定阶段的不同地区的温度变化。对于产品的分析，是通过利用LUSAS分析员的13.5版本实现了一个二维拉伸应力分析。基本上在被紧紧地加载在一端，而另一端是被锁住的。负荷会一直增长知道模型达到可塑性。图6显示了分析的加载模式。表格2 模具和产品的材料性能图6 分析的加载模式图7 不同时间间隔的二维热分布等高线图3.3 对模具和产品分析的结果和讨论对于模具分析来说，可以观察到不同的时间间隔中的热量分布。图 7 显示了一个完整注塑模型周期中不同时间间隔的热分布二维分布等高线图。对于模具的分析来说，在不同热量或热能分布等高线绘制图上 ，热量分布在一个完整的注塑周期中。为了实现对于模具的二维分析，绘制了时间反应曲线图来分析热残余压力对产品的影响。图 8 显示了为了绘制时间反应曲线选出的结点。图 8 时间反应曲线图选出的结点图 9.17 显示了图 8 所示不同节点上的温度分布曲线。从绘制出的温度分布曲线图来看，图 9.17 中，为绘制曲线图选择的每一个结点在温度上会经历上升。即，从其周围的温度到比其周围温度高的特定温度，然后在特定的一个时间里，在这个温度上保持不变。这个温度增长是由于熔融塑料被注入产品腔引起的。From the temp 一段特定的时间.过后，温度会进一步升高直到最高温度，然后保持在那个温度上。温度增长归因于引起高压的保压阶段。这个阶段上引起温度上升。这个温度会一直维持到冷却阶段开始，这个阶段上把模具的温度降并维持到一个较低的值。绘制的曲线由于没有熔融塑料的注入率以及冷却剂的制冷率，他是弯曲的。绘制的曲线只是显示了在周期中能够达到的最大值。热残余应力分析的最关键步骤是冷却阶段。这是因为，冷却阶段引起了材料从高于玻璃转化温度到低于它的转化。材料经历了可能导致翘曲的引起热应力的不同的收缩。从图 9.17 所示的冷却以后的温度中，由于温度进一步降低冷却管附近的温度会很明显的受到更大的冷却效果，而远离冷却管的地方则有较小的冷却效果冷却率越大，冷却效果越多意味着在这个地方发生跟大的收缩。尽管如此，最远的地方，第 284 结点，尽管远离冷却管，由于向环境中损失的热量，经历更大的冷却力。结果是，产品腔中心位置的冷却管引起中间高于其他地方的部分的温度不相同.。由于更大程度的收缩，中间部分产生了压缩，同时由于收缩不均等引起了翘曲。尽管如此，冷却后，不同结点的温度差异很小，翘曲影响也不明显。对设计师而言，设计一个有较少热残余应力及及有效的冷却系统的模具是非常重要的。对产品的分析，从开始进行分析注塑产品的阶段，不同的负载因子在产品上的压力分布在这两个尺寸分析中得到观察。图 1821 显示了不同负荷应力增量的等高线图。一个临界点，即 127 节点上，产品的最大拉应力被选定出来进行分析。在图 22 和 23 中绘制了这一点上的压力应变曲线和负载应力曲线从图 23 绘制的这一点上的负载应力曲线，很清楚的看到产品经受很大的负荷，直到 23 的负载力，即 1150 牛。这意味着产品能够承受最大在 1150 牛的拉伸力。高于这个值的负荷会引起产品的失灵。基于图23，失灵很可能会发生在产品的固定端附近的区域，这里最大应力是 3.27107 Pa 。由于该产品的生产是以为了翘曲测试，也没有分析与拉伸荷载的关系，所以其应力分析揭示的是很有限的信息。未来，尽管如此，建议产品服务条件应该确定，以便能够进行各种其他的负载下的进一步分析。图 9 284 结点温度分布图图 10 213 结点的温度分布图图 11 302 结点的温度分布图图 12 290 结点的温度分布图图 13 278 结点的温度分布图图 14 1830 结点的温度分布图图 15 1904 结点的温度分布图图 16 1853 结点的温度分布图图 17 1866 结点的温度分布图图 18 在荷载增量为 1 时的等效应力图图 19 在荷载增量为 14 时的等效应力图图 20 在荷载增量为 16 时的等效应力图图 21 在荷载增量为 23 时的等效应力图图 22 ABS 的应力与应变曲线图 23 ABS 树脂的应力与荷载增量曲线4. 结论设计的模具可以生产用于确定影响翘曲参数的高质量的翘曲测试样本。该测试样本生产成本低，只涉及很少德控门的修整。注塑模具的热分析提供了热残余应力对标本的变形后形状的影响的解释另外对产品拉伸应力的分析成功的预测翘曲测试样本在出现失灵之前的拉伸载荷。鸣谢：作者向发起本文出版的马来西亚博特拉大学工程学院致谢。参考文献1 R.J. Crawford, Rubber and Plastic Engineering Design and Applica- tion, Applied Publisher Ltd., 1987, p. 110.2 B.H. Min, A study on quality monitoring of injection-molded parts, J. Mater. Process. Technol. 136 (2002) 1.3 K.F. Pun, I.K. Hui, W.G. Lewis, H.C.W. Lau, A multiple-criteria envi- ronmental impact assessment for the plastic injection molding process: a methodology, J. Cleaner Prod. 11 (2002) 41.4 A.T. Bozdana, O . Eyercog lu, Development of an Expert System for the Determination of Injection Moulding Parameters of Thermoplastic Materials: EX-PIMM, J. Mater. Process. Technol. 128 (2002) 113.5 M.R. Cutkosky, J.M. Tenenbaum, CAD/CAM Integration Through Concurrent Process and Product Design, Longman. Eng. Ltd., 1987, p. 83.6 G. Menges, P. Mohren, How to Make Injection Molds, second ed., Hanser Publishers, New York, 1993, p 129.7 K.H. Huebner, E.A. Thornton, T.G. Byrom, The Finite Element Method for Engineers, fourth ed., Wisley, 2001, p. 1.8 X. Chen, Y.C. Lam, D.Q. Li, Analysis of thermal residual stress in plastic injection molding, J. Mater. Process. Technol. 101 (1999)摘 要i摘 要本次设计是塑料注塑模具设计，注塑件为带有外螺纹的指示灯罩，其中的设计内容有零件的工艺性编制：塑件的工艺性分析、塑件的体积和质量计算及注射机参数的确定；结构设计：分型面选择、型腔数确定、浇口设计、推出及复位机构方式确定；型芯、型腔尺寸计算；模具加热和冷却系统计算；斜滑块行程和外形设计；注射机有关参数的校核。塑件尺寸较小，采用一模两腔，双分型面注射结构，把第一分型面选择在塑件水平投影最大的截面上，第二分型面选择在下端外螺纹上。斜滑块装置外侧分型，同时完成塑件的推出动作。浇口位置设置在塑件下端，不影响外观。如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠。最后对模具结构与注射机的匹配进行了校核，并用 CAD 绘制了一套模具装配图和零件图。关键字：注塑成型；结构设计；CAD；摘 要iiABSTRACTplastic injection molding would be the mould design. Injection molding parts is a lampshade with external thread. Content for the design includes technic compilation for component, technics analysis for injection molding, calculation of volumn and quanlity for injection molding and confirmation for specification for injection molding machine. Structural design includes alternative joint face, cavities confirmation, mould gate design, confirmation for pushout and reset design. Calculation for mold core, impression, size. Calculation for moulding with cooling and heatening.Technology trip and outlook design. Proofread for relative specification of Injection mold machine. Size of mold part would be relatively small, adopting double cavity mould and structure of biparting surface injection, making the first parting surface choose to be above section of horizontal projection of mold part and making the second part surface at external thread. Angled-lift splits part outward, meanwhile, finishing pushout of mold part. Pouring gate woule be set to be underneath mold part ,which does not effect the outlook so that the structure could garauntee operation of the mould. Last but not least, the matching of structure of mould and injection machine would be proofreaded and assembliy drawing and detail drawing for a full set of mould would be made by CAD. Key word: injection moulding, physical design, CAD （高等教育自学考试）本科生毕业设计（论文）任务书机械工程学院 办学点 模具设计与制造 专 业 班设计（论文）题目：指示灯罩注塑模具设计完成期限：自 指 导 教 师 办学单位负责人 批 准 日 期 学 生 接受任务日期 注：1. 本任务书一式两份，一份院或系留存，一份发给学生，任务完成后附在说明书内。2.“检查人签名”一栏和“指导教师批准日期”由教师用笔填写，其余各项均要求打印。一、设计（论文）原始依据（资料）该塑料制品为指示灯罩，塑件的结构以及表面形状较为简单，整个塑件近似呈筒状，整个塑件高 35mm，外径为 40mm，壁厚不均匀，下部有外螺纹。作为实用零件对其尺寸公差没有太严格的要求，故在本次设计中可以忽略此方面的考虑，以降低模具的加工制造成本。材料的选择：该塑件在透光性上要求比较高,且在长期的使用过程中是相对静止的，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 PMMA（改性聚甲基丙烯酸甲酯） ，俗称“有机玻璃” 。成型特性：PMMA 具有吸湿性因此加工前的干燥处理是必须的。建议干燥条件为 90C、24 小时。熔化温度：240270C。 模具温度： 3570C。 注射速度：中等 化学和物理特性PMMA 具有优良的光学特性及耐气侯变化特性。白光的穿透性高达 92%。PMMA 制品具有很低的双折射，特别适合制作影碟等。PMMA 具有室温蠕变特性。随着负荷加大、时间增长，可导致应力开裂现象。PMMA 具有较好的抗冲击特性。 由于 PMMA 表面硬度不高、易擦毛、抗冲击性能低、成型流动性能差等缺点，PMMA 的改性相继出现。1.聚甲基丙烯酸甲酯含有极性侧甲基，具有较明显的吸湿性，吸水率一般在 0.3%-0.4%，成型前必须干燥，干燥条件是 80-85下干燥 4-5h 。 2.聚甲基丙烯酸甲酯在成型加工的温度范围内具有效明显的非牛顿流体特性，熔融粘度随剪切速率增大会明显下降，熔体粘度对温度的变化也很敏感。因此，对于聚甲基丙烯酸甲酯的成型加工，提高成型压力和温度都可明显降低熔体粘度，取得较好的流动性。 3.聚甲基丙烯酸甲酯开始流动的温度约 160，开始分解的温度高于 270，具有较宽的加工温度区间。4.聚甲基丙烯酸甲酯熔体粘度较高，冷却速率又较快，制品容易产生内应力，因此成型时对工艺条件控制要求严格，制品成型后也需要进行后处理。 5.聚甲基丙烯酸甲酯是无定形聚合物，收缩率及其变化范围都较小，一般约在 0.5%-0.8%，有利于成型出尺寸精度较高的塑件。 6.聚甲基丙烯酸甲酯切削性能甚好，其型材可很容易地机加工为各种要求的尺寸。二、设计（论文）内容和要求：（说明书、专题、绘图、试验结果等）根据老师布置的课题要求，本说明书对“指示灯罩注塑模具”设计过程进行了详细分析及说明，内容包括：（1）塑件造型设计 （2）型腔、型芯表面形状的设计（3）型腔方案及布局 （4）选择标准模架（5）模具装配图的设计 （6）模具零件图的设计（7）模具零件计算和校核最后经过校对检测，本次对“指示灯罩注塑模具”的设计是符合实际应用生产要求的。天津大学高等教育自学考试本科生毕业设计（论文）开题报告课题名称 指示灯罩注塑模具设计学院名称 天津大学 专业名称 模具设计与制造学生姓名 黄志辉 指导教师 周铭杰1.主要内容（ 1） 在 开 始 设 计 阶 段 ， 收 集 和 查 阅 有 关 本 次 设 计 的 相 关 资 料 ；（ 2） 测 绘 塑 料 件 的 产 品 图 ；（ 3） 进 行 塑 件 的 特 点 分 析 和 成 型 该 塑 件 模 具 的 结 构 分 析 ， 初 步 完 成 该 制品 模 具 设 计 的 基 本 结 构 ；（ 4） 学 习 和 熟 练 掌 握 计 算 机 的 CAD 和 PRO/E 等 软 件 ， 完 成 本 次 模 具 设计 所 需 的 技 术 报 告 ； （ 5） 对 前 面 所 有 的 设 计 过 程 进 行 小 结 ， 完 成 毕 业 设 计 说 明 书 。2.意义这 次 我 的 课 题 是 按 钮 测 绘 建 模 与 模 具 设 计 和 制 造 。 我 感 觉 所 需 的 知 识 已 超出 了 课 本 的 知 识 ， 但 正 是 这 样 ， 才 更 有 锻 炼 的 价 值 。 这 其 中 要 用 大 量 的CAD/CAM/CAE 技 术 ， Pro/E 造 型 。 能 够 让 我 对 一 副 模 具 的 设 计 过 程 有 了 更 深 一个 层 次 的 了 解 ， 检 查 我 对 知 识 的 掌 握 能 力 和 动 手 能 力 ， 我 想 我 在 这 次 的 设 计 中一 定 会 尽 全 力 做 好 的 ！3模具设计的程序塑 料 模 具 的 设 计 牵 涉 到 方 方 面 面 , 设 计 塑 料 模 具 应 按 一 定 的 设 计 程 序 进行 , 并 对 几 个 设 计 要 点 必 须 予 以 足 够 重 视 , 这 样 才 能 保 证 模 具 的 设 计 制 造 质量 , 塑 料 模 具 设 计 不 仅 仅 是 结 构 设 计 还 包 括 模 具 材 料 及 其 热 处 理 选 择 , 选择 正 确 与 否 对 模 具 的 使 用 性 能 及 其 寿 命 将 产 生 重 大 影 响 模 具 设 计 与 模 具 失 效 紧密 相 关 , 为 了 尽 量 避 免 模 具 失 效 应 充 分 研 究 分 析 塑 料 模 具 的 失 效 机 制 , 并在 模 具 设 计 上 采 取 相 应 的 防 范 措 施 。（ 1） 塑 料 模 具 的 设 计 程 序（ 2） 塑 料 模 具 的 设 计 要 点（ 3） 塑 料 模 具 的 选 材 与 热 处 理（ 4） 塑 料 模 具 的 失 效 形 式 与 防 护4.模具工业的地位模 具 是 工 业 生 产 的 重 要 装 备 ， 是 国 民 经 济 的 基 础 设 备 ， 是 衡 量 一 个 国 家 和地 区 工 业 水 平 的 重 要 标 志 。 模 具 在 电 子 、 汽 车 、 电 机 、 电 器 、 仪 器 仪 表 、家 电 和 通 讯 产 品 制 造 中 具 有 不 可 替 代 的 作 用 ， 是 工 业 发 展 的 基 石 ， 被 人 称为 “工 业 之 母 ”和 “磁 力 工 业 ”。模 具 是 制 造 业 的 重 要 基 础 装 备 ， 是 工 业 化 国 家 实 现 产 品 批 量 生 产 和 新 产 品研 发 所 不 可 缺 少 的 工 具 。 用 模 具 生 产 制 品 所 表 现 出 来 的 高 效 率 、 低 消 耗 、 高 一致 性 、 高 精 度 和 高 复 杂 程 度 是 其 他 任 何 制 造 方 法 所 不 及 的 。 换 句 话 说 ， 没 有 高水 平 的 模 具 就 不 会 有 高 水 平 的 工 业 产 品 。 模 具 业 是 否 强 盛 也 反 映 出 一 个 国 家 工业 的 强 弱 。我 国 进 入 实 施 国 民 经 济 和 社 会 发 展 的 第 十 二 个 五 年 规 划 期 ， 模 具 工 业 的 发展 也 将 进 入 一 个 关 键 时 期 。 在 这 一 时 期 ， 模 具 行 业 的 主 要 任 务 是 ， 在 党 中 央 关于 把 我 国 建 设 成 为 创 新 型 国 家 的 战 略 思 想 指 引 下 ， 进 一 步 推 进 改 革 ， 调 整 结 构 ，开 拓 市 场 ， 苦 练 内 功 ， 提 升 水 平 ， 使 我 国 模 具 工 业 在 整 体 上 再 上 一 个 新 台 阶 。不 断 提 升 模 具 制 造 水 平 ， 振 兴 我 国 装 备 制 造 业 ， 今 后 我 国 模 具 行 业 应 在 以 下 几方 面 进 行 不 断 的 技 术 创 新 ， 以 缩 小 与 国 际 先 进 水 平 的 距 离 。1） 注 重 开 发 大 型 ， 精 密 ， 复 杂 模 具 ； 随 着 我 国 轿 车 ， 家 电 等 工 业 的 快 速发 展 ， 成 型 零 件 的 大 型 化 和 精 密 化 要 求 越 来 越 高 ， 模 具 也 将 日 趋 大 型 化 和 精 密化 。2） 加 强 模 具 标 准 件 的 应 用 ； 使 用 模 具 标 准 件 不 但 能 缩 短 模 具 制 造 周 期 ，降 低 模 具 制 造 成 本 而 且 能 提 高 模 具 的 制 造 质 量 。 因 此 ， 模 具 标 准 件 的 应 用 必 将日 渐 广 泛 。3） 推 广 CAD/CAM/CAE 技 术 ； 模 具 CAD/CAM/CAE 技 术 是 模 具 技 术 发 展 的一 个 重 要 里 程 碑 。 实 践 证 明 ， 模 具 CAD/CAM/CAE 技 术 是 模 具 设 计 制 造 的 发 展方 向 ， 可 显 著 地 提 高 模 具 设 计 制 造 水 平 。4） 重 视 快 速 模 具 制 造 技 术 ， 缩 短 模 具 制 造 周 期 ； 随 着 先 进 制 造 技 术 的 不断 出 现 ， 模 具 的 制 造 水 平 也 在 不 断 地 提 高 ， 基 于 快 速 成 形 的 快 速 制 模 技 术 ， 高速 铣 削 加 工 技 术 ， 以 及 自 动 研 磨 抛 光 技 术 将 在 模 具 制 造 中 获 得 更 为 广 泛 的 应 用 。世 界 上 注 塑 模 的 产 量 约 占 塑 料 成 型 模 具 中 产 量 的 50%以 上 。 注 塑 成 型 能一 次 成 型 形 状 复 杂 、 尺 寸 精 确 的 制 品 ， 适 合 高 效 率 、 大 批 量 的 生 产 方 式 ， 以 发展 成 为 热 塑 性 塑 料 和 部 分 热 固 性 塑 料 最 主 要 的 成 型 加 工 方 法 ， 一 般 需 要 经 过 反复 调 试 和 修 模 才 能 正 式 投 入 生 产 ， 这 种 传 统 的 生 产 方 式 不 仅 是 产 品 的 生 产 周 期延 长 ， 生 产 成 本 增 加 ， 而 且 难 以 保 证 产 品 的 质 量 。 国 外 注 塑 模CAD/CAE/CAM 技 术 研 究 的 成 果 有 关 统 计 数 据 表 明 ： 采 用 注 塑 模 CAD/CAE/CAM技 术 能 使 设 计 时 间 缩 短 50%， 制 造 时 间 缩 短 30%， 成 本 下 降 10%， 塑 料 节 省7%注 塑 模 计 算 机 模 拟 技 术 正 朝 着 与 CAD/CAE 无 缝 整 体 集 成 化 方 向 发 展 ，注 塑 CAD 所 构 造 的 几 何 模 型 为 实 现 注 塑 模 CAE 技 术 提 供 了 基 本 的 几 何 拓 扑 信息 和 特 征 信 息 ， 注 塑 模 CAE 的 目 标 是 通 过 对 塑 料 材 料 性 能 的 研 究 和 注 射 成 型工 艺 过 程 的 模 拟 和 分 析 ， 为 塑 料 制 品 的 设 计 、 材 料 的 选 择 、 模 具 设 计 、 注 射 成型 工 艺 的 制 定 及 注 射 成 型 工 艺 过 程 的 控 制 提 供 科 学 依 据 。5结语塑 料 模 具 设 计 的 内 容 牵 涉 到 很 多 方 面 ， 在 设 计 模 具 的 过 程 中 必 须 根 据 具 体情 况 综 合 考 虑 ， 突 出 重 点 ， 只 有 按 科 学 合 理 的 模 具 设 计 程 序 与 设 计 方 法 进 行 设计 ， 才 能 设 计 制 造 出 高 水 平 ， 高 质 量 的 模 具 。 总 之 ， 随 着 模 具 技 术 的 迅 速 发 展及 机 械 各 类 产 品 的 多 样 化 、 复 杂 化 ， 模 具 应 用 的 广 度 和 深 度 将 不 断 向 纵 深 发 展 ，模 具 需 求 增 长 速 度 将 继 续 高 于 国 民 经 济 总 体 发 展 的 速 度 ， 供 小 于 求 的 被 动 状 态将 大 有 改 变 。 因 些 ， 在 模 具 设 计 及 制 造 中 ， 采 用 新 技 术 、 新 工 艺 、 新 设 备 可 持续 发 展 模 具 工 业 ， 更 将 成 为 所 有 企 业 得 以 占 据 市 场 制 高 点 的 必 由 之 路 。选题是否合适：是 否课题能否实现：能 不能指导老师（签字 ）年 月 日选题是否合适：是 否课题能否实现：能 不能审题小组组长（签字）年 月 日 购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396I摘 要本次设计是塑料注塑模具设计，注塑件为带有外螺纹的指示灯罩，其中的设计内容有零件的工艺性编制：塑件的工艺性分析、塑件的体积和质量计算及注射机参数的确定；结构设计：分型面选择、型腔数确定、浇口设计、推出及复位机构方式确定；型芯、型腔尺寸计算；模具加热和冷却系统计算；斜滑块行程和外形设计；注射机有关参数的校核。塑件尺寸较小，采用一模两腔，双分型面注射结构，把第一分型面选择在塑件水平投影最大的截面上，第二分型面选择在下端外螺纹上。斜滑块装置外侧分型，同时完成塑件的推出动作。浇口位置设置在塑件下端，不影响外观。如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠。最后对模具结构与注射机的匹配进行了校核，并用 CAD 绘制了一套模具装配图和零件图。关键字：注塑成型；结构设计；CAD；购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396IIABSTRACTplastic injection molding would be the mould design. Injection molding parts is a lampshade with external thread. Content for the design includes technic compilation for component, technics analysis for injection molding, calculation of volumn and quanlity for injection molding and confirmation for specification for injection molding machine. Structural design includes alternative joint face, cavities confirmation, mould gate design, confirmation for pushout and reset design. Calculation for mold core, impression, size. Calculation for moulding with cooling and heatening.Technology trip and outlook design. Proofread for relative specification of Injection mold machine. Size of mold part would be relatively small, adopting double cavity mould and structure of biparting surface injection, making the first parting surface choose to be above section of horizontal projection of mold part and making the second part surface at external thread. Angled-lift splits part outward, meanwhile, finishing pushout of mold part. Pouring gate woule be set to be underneath mold part ,which does not effect the outlook so that the structure could garauntee operation of the mould. Last but not least, the matching of structure of mould and injection machine would be proofreaded and assembliy drawing and detail drawing for a full set of mould would be made by CAD. Key word: injection moulding, physical design, CAD购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396II目 录绪 论 .1第一章 塑料制件的分析 .31.1 成型塑料件的工艺性分析 31.2 成型塑件的材料分析 51.2.1 设计思路步骤.51.2.2 方案选择.6第二章 塑件成型的基本过程 .8第三章 注塑设备的选择 .93.1 估算塑件体积质量 93.2 注塑机的选择 9第四章 成型零件有关尺寸的计算 .124.1 成型零件设计参数.124.2 型腔、型芯工作尺寸的计算.144.3 型腔壁厚选取.16第五章. 浇注系统的设计 .185.1 定位圈设计 185.2 浇口套的选用 185.3 分流道的布置 195.4 浇口设计 19第六章 合模导向机构的设计 .216.1 导柱的设计.216.2 导套的设计.22第七章 推出机构的设计 .23第八章 侧向分型和抽芯机构的设计 .248.1 分型面的选择 248.2 斜滑块的设计 24购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396II8.2.1 滑块的行程.248.2.2 滑块的动作设计.26第九章 温度调节系统的设计 .279.1 模温对制品质量和生产效率的影响 .279.1.1 温度对制品质量的影响 279.1.2 温度对制品生产效率的影响 279.2 模具冷却系统的设计 279.2.1 冷却水口的设计 279.2.2 冷却回路的设计 28第十章 绘制装配图及定制零件明细表 .31第十一章 注射机的校核 .3311.1 注射机安装模具部分的尺寸校核 3311.1 注射量的校核 3311.2 锁模力的校核 34结 论 .35参考文献.36致 谢 .37购买后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396II绪 论1绪 论模具是工业生产的重要装备，是国民经济的基础设备，是衡量一个国家和地区工业水平的重要标志。模具在电子、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯产品制造中具有不可替代的作用，是工业发展的基石，被人称为“工业之母”和“磁力工业” 。模具是制造业的重要基础装备，是工业化国家实现产品批量生产和新产品研发所不可缺少的工具。用模具生产制品所表现出来的高效率、低消耗、高一致性、高精度和高复杂程度是其他任何制造方法所不及的。换句话说，没有高水平的模具就不会有高水平的工业产品。模具业是否强盛也反映出一个国家工业的强弱。塑料制品和注射成形在模具业的重要地位塑料制品具有原料来源丰富,价格低廉,性能优良等特点。它在电脑、手机、汽车、电子、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯产品制造中具有不可替代的作用，应用极其广泛。注射成形是成形热塑件的主要方法，因此应用范围很广。注射成形是把塑料原料放入料筒中经过加热熔化，使之成为高黏度的流体，用柱塞或螺杆作为加压工具，使熔体通过喷嘴以较高压力注入模具的型腔中，经过冷却、凝固阶段，而后从模具中脱出，成为塑料制品。塑料注射成形工艺的最大特点是复制，能够复制出所需任意数量的可直接使用或稍作处理即可使用的制品，是一种适宜大批量生产的工艺。虽然在设备上投入较大，但是可以生产制品的数量非常大，实属一种经济快捷的生产方式，因此得到广泛的应用和快速的发展。模具在我国的发展历程过去在我国工业中，模具长期未受到重视。改革开放以来，塑料成形、家用电器、仪表、汽车等行业进入大批量生产，模具工业有了一定的发展。随着现代工业发展的需要，塑料制品在工业、农业和日常生活等各个领域的应用越来越广泛，质量要求也越来越高。当今社会的进步和发展，使原有的商品已经不能满足人们对物质的需求，然而有些商品的制造必须依靠模具才能够生产加工出来，因此，模具的发展与人们的生活关系越来越紧密，如我们使用的电脑、手机、汽车等产品都要依靠模具。在塑料制品的生产中，高质量的模具设计、先进的模具制造设备、合理的加工工艺、优质的模具材料和现代化的成形设备等都是成形优质塑件的重要条件。绪 论2目前，我国 17000 多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。我国模具工业虽然有了长足的发展，取得了巨大进步，但是我们也要清醒地看到，我国模具工业总体水平比工业发达国家要落后很多，这与我国制造业发展的要求相比差距还很大；我们的企业技术装备还比较落后，劳动生产率也较低；模具生产专业化、商品化、标准化程度也不够高；模具产品主要还是以中低档为主，技术含量较低，高中档模具多数要依靠进口，产品结构调整的任务很重；人才紧缺，管理滞后的状况依然突出，等等。可见，我国模具工业的发展任重而道远。前景展望我国进入实施国民经济和社会发展的第十一个五年规划期，模具工业的发展也将进入一个关键时期。在这一时期，模具行业的主要任务是，在党中央关于把我国建设成为创新型国家的战略思想指引下，进一步推进改革，调整结构，开拓市场，苦练内功，提升水平，使我国模具工业在整体上再上一个新台阶。不断提升模具制造水平，振兴我国装备制造业，今后我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。3）推广CAD/CAM/CAE技术；模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。第一章 塑料制件的分析3第 一 章 塑 料 制 件 的 分 析1.1 成型塑料件的工艺性分析塑料制件主要根据使用要求进行设计,除考虑充分发挥所用塑料的性能特点外,还应考虑塑件的结构工艺性,塑件结构工艺性的主要内容包括塑件的尺寸和精度,表面粗糙度,形状,壁厚,斜度,加强筋,支撑面,圆角,孔,螺纹,嵌件,铰链,标记,符号和文字。据所给零件的结构,本设计从以下几方面对其分析：图 1-1 塑件图结构分析 从零件图分析，该零件总体结构为圆环状，并有一部分带有外螺纹，这就为脱模增加难度，从塑件厚来看，总的来讲塑件壁厚变化比较均匀，有利于零件成型。塑件壁厚分析 塑件壁厚的设计与塑件原料的性能、塑件结构、成型条件、塑件的质量及其使用要求都有密切的联系。壁厚过小，会造成充填阻力增大，特别对于大型件、复杂制件将难于成型。塑件的厚度的最小尺寸应满足以下要求：满足塑件结构和使用性能要求下取小壁厚 能承受推出机构等的冲击和振动 制品连接紧固处、嵌件埋入处等具有足够的厚度 保证贮存、搬运过程中强度所需的壁厚 满足成型时熔体充模所需的壁厚。塑料制件规定有最小壁厚值，下表为热塑性塑件最小壁厚及常用壁厚推荐值。表 1-1 热塑性塑件最小壁厚及常用壁厚推荐值塑料类型 最小壁厚/mm 小型制件的壁厚 中型制件的壁厚 大型制件的壁厚第一章 塑料制件的分析4/mm /mm /mmPMMA 0.8 1.5 2.2 46.5脱模斜度分析 当塑件成型后因塑料收缩而包紧型芯，若塑件外形较复杂时，塑件的多个面与型芯紧贴，从而脱模阻力较大。为防止脱模时塑件的表面被檫伤和推顶变形，需设脱模斜度。一般来说，塑件高度在 25mm 以下者可不考虑脱模斜度。但是，如果塑件结构复杂，即使脱模高度仅几毫米，也必须认真设计脱模斜度。斜度作用： 便于塑件脱模，防止脱模时擦伤塑件，须在塑件内外表面脱模方向上留有足够的斜度 ，在模具上称为脱模斜度。脱模斜度选取:取决于塑件的形状、壁厚及塑料的收缩率。PMMA 塑料：凹模取35 130，凸模取 301 。塑件脱模斜度的选取应遵循以下原则：1 塑料的收缩率大，壁厚，斜度应取偏大值，反之取偏小值。2 塑件结构比较复杂，脱模阻力就比较大，应选用较大的脱模斜度。3 当塑件高度不大（一般小于 2mm）时，可以不设斜度；对型芯长或深型腔的塑件，斜度取偏小值。但通常为了便于脱模，在满足制件的使用和尺寸公差要求的前提下可将斜度值取大些。4 一般情况下，塑件外表面的斜度取值可比内表面的小些，有时也根据塑件的预留位置（留于凹模或凸模上）来确定制件内外表面的斜度。5 热固性塑料的收缩率一般较热塑性塑料的小一些，故脱模斜度也相应取小一些。6 一般情况下，脱模斜度不包括在塑件的公差范围内。综合以上的原则，由于塑件高度不是很大，收缩率一般。本设计中的凹模和凸模均采用 1的脱模斜度。表面粗糙度分析 塑料制件的表面粗糙度，除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等痴点外，主要取决于模具成型零件的表面粗糙度。一般模具的表面粗糙度值要比塑件的低 12 级，塑料制件的表面粗糙度 Ra 值一般为 1.60.2um，在模具使用中，由于型腔磨损而使表面粗糙度值不断加大，应随时给以抛光复原。非配合表面和隐蔽面可取较大的表面粗糙度值，除塑件外表面有特殊要求以外，一般型腔的表面粗糙度值要低于型芯的。此外，塑件的表面粗糙度与塑料的品种有关。一般，型腔表面粗糙度要求达到 0.20.4um。第一章 塑料制件的分析5本设计中的球面部分的表面粗糙度要求 0.4um，其余为 1.6um。精度等级分析 该制品的外表要求光滑、无毛刺，球面部分要透光性能好，是比较容易实现生产的。通过以上分析可知，制品的总体要求不是很高，加工和成形都可以得到保证。因此得知塑件精度等级为 MT3，未注尺寸都是按照这一精度查取的，属于一般精度的塑件。1.2 成型塑件的材料分析图 1-2 灯罩尺寸外观1.2.1 设计思路步骤一般来说，现在国际上比较经典的塑料模具设计步骤如下：1) 首先了解塑料制品所用塑料的品种、塑料的特性、收缩率及塑料流动特性。2) 然后对塑料制品进行工艺分析，着重分析塑料制品的结构合理性及成型条件等。3) 再根据塑料制品的重量和塑料制品投影面积及模具结构类型等，选择合适的注射成型机。4) 进行模具结构设计第一章 塑料制件的分析6选择塑料制品成型位置和模具分型面；确定型腔数目和排列方式；浇注系统设计；成型零件结构设计；抽芯机结构设计和推出机构设计；加热系统设计和冷却系统设计；绘制模具结构图。在设计塑料模具的过程中可以部分参照其步骤，但是有些地方可能也会略有不同。1.2.2 方案选择该塑件的大批量生产使模具寿命要长，使用寿命不少于 50 万次，塑件为指示灯罩，表面质量要求高。模具设计要合理，脱模要方便可靠，还要经济实用。根据塑件成型工艺分析，拟定方案如下：方案一：采用一模四腔；方案二：采用一模两腔。方案一使用一模四腔，模具结构相对复杂，由于塑件存在外螺纹结构，不利于多腔脱模,型腔越多越容易损伤塑件.方案二塑件在生产过程中一模能生产两个产品，模具机构相对简单，加工难度较小，同时对塑件的影响较小.综合上述两种方案，最终选取方案二为本模具的设计依据。改性聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA ） ，俗称有机玻璃。性能：透明度优良，有突出的耐老化性；它的比重不到普通玻璃的一半，抗碎裂能力却高出几倍；它有良好的绝缘性和机械强度；对酸、碱、盐有较强的耐腐蚀性能；且又易加工；可进行粘接、锯、刨、钻、刻、磨、丝网印刷、喷砂等手工和机械加工，加热后可弯曲压模成各种亚克力制品。用途：1灯具、照明器材，例如各种家用灯具、荧光灯罩、汽车尾灯、信号灯、路标。2 光学玻璃，例如制造各种透镜、反射镜、棱镜、电视机荧屏、相机透光镜片。3制备各种仪器仪表表盘、罩壳、刻度盘。4制备光导纤维。5商品广告橱窗、广告牌。6飞机座舱玻璃、飞机和汽车的防弹玻璃（需带有中间夹层材料） 。第一章 塑料制件的分析77各种医用、军用、建筑用玻璃。PMMA 的注射成型工艺参数:注塑机类型： 螺杆式喷嘴形式： 通用式料筒温度： 160180喷嘴温度： 210240模具温度： 4060注射压力： 80130MPa保压压力： 4060MPa注塑时间： 2060S冷却时间： 2090S总周期: 50150S后处理: 红外线烘箱温度: 70时间: 4H表 1-2 PMMA 塑料主要的性能指标密度 (g.cm-3) 1.18收缩率 % 0.50.7熔 点 160热变形温度 76116弯曲强度 Mpa 90130拉伸强度 Mpa 5077第一章 塑料制件的分析8第二章 塑料成型的基本过程9第二章 塑件成型的基本过程注塑成型是把塑料原料（一般经过造粒、染色、添加剂等处理之后的颗粒）放入料间当中，经过加热溶化使之成为高粘度的流体-熔体用柱塞或螺杆作为加压工具，使得熔体通过喷嘴以较高的压力（约 80130mpa） ，溶入模具的型腔中经过冷却、凝固阶段，而后从模具中脱出，成为塑料制品。a 塑化过程现代式的注射机基本上采取螺杆式的塑化设备，塑料原粒（称为物料）自从送料斗以定容方式送入料筒，通过料筒外的点加热装置和料筒内的螺杆旋转所产生的摩擦热，使物理熔化达到一定的温度后即可注射，注射动作是由螺杆的推进来完成的。b 充模过程熔体自注射机的喷嘴喷出来后，进入模具的型腔内，将型腔内的空气排出，并充满型腔，然后升到一定压力，使溶体的密度增加，充实型腔的每一个角落。充模过程是注射成型的最主要的过程，由于塑料溶体的流动是非牛顿流动，而且粘度很大，所以在压力损耗，粘度变化，多般汇流等现象左右塑件的质量，因此充模过程的关键问题-浇注系统的设计就成为注射模具设计过程的重点，现代的设计方法已经运用了计算机辅助设计以解决浇注系统设计中疑难问题。c 冷却凝固过程热塑性塑料的注射成型过程是热交换过程，即：塑化注射充模固化成型加热理论上绝热散热热交换效果的好坏决定了塑件的质量，模具设计时，散热交换也要充分考虑，在现代设计方法中也采用了计算机辅助设计来解决问题。d 脱模过程塑件在型腔内固化后，必须采取机械的方式把它从型腔内取出，这个动作由脱模机构来完成。不合理的脱模机构对塑件的质量影响很大，但塑件的几何形状是千变万化的，必须采用最有效和最好的脱模方式。因此，脱模机构的设计也是注射模具设计的一个主要环节，由于标准化的推广，许多标准化的脱模机构零部件也有商品供应。由 a 至 d 形成了一个循环，就完成了一次成型乃至很多塑件。第三章 注塑设备的选择10第 三 章 注 塑 设 备 的 选 择3.1 估算塑件体积质量建模，三维零件设计利用 proe 软件。进行三维实体建模，并可直接通过软件进行测量图 3-1 模型测量体积说明V=7811mm 由于 PMMA 密度 (g.cm-3)1.18。所以 M=7.8111.18=9.21g3.2 注塑机的选择注射机的类型和规格很多，分类方法各异，按结构型式可分为立式、卧式、直角式三类，国产卧式注射机已经标准化和系列化。这三类不同结构形式的注射成型机各特点如下：立式注射机的注射柱塞（或螺杆）垂直装设，锁模装置推动模板也沿垂直方向移动，这种注射成型机主要优点是占地面积小，安装或拆卸小型模具很方便，容易在动模上（下模） 。安放嵌件，嵌件不易倾斜或坠落。其缺点是制品自模具中顶出以后不能靠重力下落。需人工取出，有碍于全自动操作，但附加机械手取产品后，也可以实现全自动操第三章 注塑设备的选择11作，此类注射机注射量一般均在 60 克以下。卧式注射机是目前使用最广、产量最大的注射成型机，其注射柱塞或螺杆与合模运动均沿水平方向装设，并且多数在一条直线上（或相互平行） 。优点是机体较低，容易操纵和加料，制件顶出模具后可自动坠落，故能实现全自动操作，机床重心较低安装稳妥，一般大中型注射机均采用这种形式。缺点是模具安装比较麻烦嵌件放入模具有倾斜或落下的可能，机床占地面积较大。直角式注射机的柱塞或螺杆与合模运动方向相互垂直，主要优点是结构简单，便于自制适于单件生产者，中心部位不允许留有浇口痕迹的平面制件，同时常利用开模时丝杠的转动来拖动螺纹型芯或型环旋转，以便脱下塑件。缺点是机械传动无准确可靠的注射和保压压力及锁模力，模具受冲击振动较大。根据实际情况，注塑机的实际注塑量是理论注塑量的 80左右。即有V s a V1式中：V1理论注塑容量，cm3 ;VS实际注塑容量，g ;a注塑系数，一般取值为 0.8。经计算可得 实际注塑量 V=27811mmV 流20cm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)Pm F设 P 取最大 130MPa，查询零件得 A1 等于 1252mm，A2 等于 181mm 即：F（21252+181）130F349050N根据塑料制品及其成型模具设计表 0.10，预选择注射机 SZ-100/60 螺杆式注射机，其参数如下：理论注射容积：100 3cm螺杆直径： 35mm注射压力：150Mpa锁模力：600KN模板行程：260mm模具最大厚度：340mm 模具最小厚度：170mm拉杆空间：440340mm第三章 注塑设备的选择12定位孔直径： 125mm锁模形式：双曲轴喷嘴球半径：12mm合模方式：液压机械 第四章 成型零件有关尺寸的计算13第 四 章 成 型 零 件 有 关 尺 寸 的 计 算4.1 成型零件设计参数1.型芯设计1） 、型芯的尺寸计算型芯的尺寸按以下公式计算=(1+ ) + MLCPSL430Z式中 型芯外径尺寸塑件内形尺寸S塑件公差值塑料平均收缩率CP模具制造公差,取（ ） 。Z362)、型芯高度尺寸按以下公式计算=(1+ ) + MHCPS20Z式中 型芯高度塑件内高度尺寸S 塑件公差值塑料平均收缩率CP模具制造公差,取（ ） 。Z362.型腔设计1） 、型腔径向尺寸按以下公式计算=(1+ ) - MLCPSL43Z0式中 型腔的内形尺寸塑件外形基本尺寸S 塑件公差值塑料平均收缩率SL模具制造公差,取（ ） 。Z36第四章 成型零件有关尺寸的计算142)、型腔深度尺寸按以下公式计算=(1+ ) - MHCPS32Z0式中 型腔高度塑件高度尺寸S 塑件公差值塑料平均收缩率CP模具制造公差,取（ ） 。Z363.螺纹型环的尺寸计算1） 、螺纹型环的尺寸按一下公式=(1+ ) -1.2 外MDCPS外 中中0=(1+ ) -中 中 中=(1+ ) -内MCP内S中0式中 螺纹型环外径公称尺寸外螺纹型环中径公称尺寸中D螺纹型环内径公称尺寸内M制品螺纹外径公称尺寸外S制品螺纹中径公称尺寸中制品螺纹内径公称尺寸内S 塑件公差值塑料平均收缩率CP模具制造公差,取 。中4中4.螺距的计算按一下公式=(1+ ) MTCPS1式中 型腔螺距公称尺寸塑件螺距公称尺寸SH 塑件公差值塑料平均收缩率CP螺纹型环的螺距制造公差。1第四章 成型零件有关尺寸的计算155.由于该产品是透明的，所以型芯的表面粗糙度要求高。一般取 Ra=0.4,在机床上加工，然后需要抛光才可以直接投入使用。考虑模具的修模以及型芯的磨损，在精度范围内，型芯尺寸尽量取大值。而型腔则取大值，型腔的表面粗糟将决定产品的外观，因此型腔的表面粗糙度则要求较高，一般取 Ra0.80.4。在本次设计中，型腔、型芯的成型面取 Ra0.4。4.2 型腔、型芯工作尺寸的计算要计算型芯、型腔的工作尺寸，必先确定塑件的公差及模具的制造公差。根据要求塑件精度取三级精度。根据“工程塑料模塑塑料件尺寸公差” （GB/T1448393）塑件在三级精度下的公差值。表 4-1 部份尺寸工差表公差 公差基本尺寸A 系列 B 系列 基本尺寸 A 系列 B 系列3 0.12 0.32 1824 0.24 0.4436 0.14 0.34 2430 0.28 0.48610 0.16 0.36 3040 0.32 0.521014 0.18 0.38 4050 0.36 0.561418 0.20 0.40 5065 0.4 0.6得出塑料件具体尺寸的公差值，如图所示：图 4-1 灯罩的尺寸则型腔尺寸及公差如下图计算：第四章 成型零件有关尺寸的计算16图 4-2 型腔的尺寸1、型腔宽度：R1=（1+0.005）170.750.2 =16.9403.03.D1=（1+0.005）33.40.750.32 =33.335.05.0D3=（1+0.005）400.750.32 =39.963.3.D4=（1+0.005）40.06980.750.32 =40.0305. 05.2、型腔深度：H2=(1+0.005) 2-0.660.12=1.93 02.H3=(1+0.005) 16-0.660.2=15.95 3.0H4=(1+0.005) 1.5-0.660.12=1.43 2.3、型芯宽度r1=（1+0.005）15+0.750.2=15.23 03.d1=（1+0.005）30.627+0.750.28=30.97 047.4、型芯深度h1=（1+0.005）33.165+0.660.32=33.38 053.5、螺纹型环第四章 成型零件有关尺寸的计算17D2 外=（1+0.005）36-1.20.32=35.80 05.D2 中=（1+0.005）34.7-0.32=34.55 4.0D2 内=（1+0.005）33.8-0.32=33.65 5.4.3 型腔壁厚选取塑料模具型腔的侧壁和底壁厚度计算是模具设计中经常遇到的问题，尤其对大型模具更为突出。目前常用的计算方法有按强度条件计算和按刚度条件计算两类，但塑料模具要求既不许因强度不足而发生明显变形，甚至破坏，也不许刚度不足而变形过大的情况，因此要求对强度和刚度加以考虑。对于型腔主要受到的力是塑件熔体的压力，在塑件熔体的压力作用下，型腔将发生内应力及变形。如果型腔侧壁和底壁厚度不够。当型腔中产生的内应力超过材料的许用应力时，型腔发生强度破坏，与此同时，刚度不足则发生弹性变形，从而产生溢料现象，将影响塑件成型质量，所以模具对刚度和强度都有要求。塑料注射模具的成型零件必须有足够的强度和刚度，如壁厚度不够表现刚度不足，即型腔产生过大的弹性变形，可能会发生溢料或使制品精度降低；也可表现为强度不够，即型腔发生塑性变形甚至破裂。理论分析和实践证明，对于大尺寸的型腔，主要为刚性不足为主，应按刚度条件计算；而小尺寸型腔则以强度不足为主，应按强度条件计算。刚度计算的条件则由于模具特殊性，可以从以下几方面加以考虑：（1）要防止溢料：（2）应保证塑件精度；（3）要有利于脱模。上述要求在设计模具时其刚度条件应以这些项中最苛刻者（允许最小的变形值）为设计标准，但也不宜无根据地过分提高标准，以免浪费材料，增加制造困难。型芯的强度、刚度计算相当于杆类零件的校核计算。若型腔刚度不足也会发生过大的弹性变形，因此导致溢料、影响塑件尺寸和精度、脱模困难。模塑过程中模具承受的力：设备（注塑机）施加的锁模力；熔融塑料作用于型腔内壁的压力。型腔受内压力作用发生膨胀变形：影响塑件的尺寸精度；配合面处产生溢料飞边；小型腔的许用变形量小，压力作用会导致其破坏。型腔壁和底版厚度的计算比较复杂且繁琐，为了简化模具设计，一般采用经验数据或查有关的模具设计手册。第四章 成型零件有关尺寸的计算18表 4-1 型腔厚度参考值表 4-2 支承板厚度参考值由于斜滑块设计上的原因，型腔厚度远大于表 4-1 的值，所以模具型腔厚度按照斜滑块设计值即可。根据表 4-2，本模具支承板应该选用厚度为 25mm。考虑到模具高度，支承板所承受的重量比较大，所以支承板选用厚度为 40mm。第五章 浇注系统的设计19第 五 章 浇 注 系 统 的 设 计浇注系统它是获得优良性能和理想外观的塑件以及最佳的成型效率有直接影响。 此塑件采用普通流道系统，它是主由流道、分流道、浇口、冷料穴组成的。浇注系统是一副模具的重要的内容之一。从总体来说，它的作用可以作如下归纳：它是将来自注塑机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输教送到型腔，同时使型腔的气体能及时顺利排出，在塑件熔体填充凝固的过程中，将注塑压力有效地传递到型的各个部位，以获得形完整、内外在质量优良的塑件制件。浇注系统的设计的一般原则：了解塑件的成型性能和塑件