机械设计制造及其自动化专业毕业论文(设计)——台灯灯.doc

三 江 学 院本科生毕业设计（论文）题 目 台灯灯罩塑件的注射模具设计 高等职业技术学院 机械设计制造及其自动化专业学 号 G095152 学生姓名 李 益 群 指导教师 李 云 峰 起讫日期 2012.12.72013.4.5 设计地点 三江学院 摘 要本文主要介绍了台灯灯罩的注射模具设计，台灯灯罩是台灯中的一个塑料组件，其材料为ABS塑料，根据ABS塑料成型的工艺特性和产品的使用要求，对产品进行详细的工艺分析。通过对测绘的产品尺寸和工艺分析，选择了合适的分型面，对模具进行了成型零件、浇注系统、侧向抽芯机构及推出机构和复位机构进行设计，最后完成一副模具总装图的设计及主要零件图的绘制，并确保模具结构的可靠性、合理性、实用性。在制造方面，运用了数控技术，采用了先进的线切割，电火花加工技术，提高了加工精度和加工效率。关键词：台灯灯罩， 模具设计， ABS塑料AbstractThis text mainly introduced the injection mold design of the shade of the desk lamp. the shade of the desk lamp was one plastic subassembly of desk lamp. Its material was ABS plastics. According to the fashioned processing property of ABS and the operating requirement of the product, the product was proceed detailed technical analysis. Through the products size and the conclusion of technical analysis. I selected the favorable parting plane and designed the modeling part, runner system, side slide institution, pullout institution and reset institution. In the end I completed designing the assemble diagram and the major parts diagram and made sure the credibility, rationality, and the function of the molding tool structure. In manufacture, by the exercise of numerical control technique, adopt advanced strung incise、spark erosion technique, advancing working accuracy and working efficiency.Keywords: the shade of the desk lamp； mould design； ABS plastic 目 录第1章 绪论11.1 模具概述11.2 塑料工业在国民经济中的地位11.3 现代模具的发展趋势2第2章 塑料产品介绍及其工艺特点42.1 产品结构工艺性分析42.1.1 塑料的分析42.1.2 塑件的工艺分析52.2 塑件产品图的测绘6第3章 注射成型方案分析73.1 分型面及其选择73.2 侧向分型分析73.3 浇注系统分析8第4章 模具的结构设计94.1 模架的选择94.2 注塑机的选择114.3 成型零部件设计124.3.1 成型零部件的结构设计124.3.2 成型零部件的工作尺寸计算124.4 浇注系统的设计174.4.1 主流道的设计184.4.2 浇口的设计194.5 侧向分型与抽芯机构的设计204.5.1 抽拔距与斜导柱直径的确定204.5.2 斜导柱的设计214.5.3 抽芯距的确定214.5.4 斜导柱长度的计算214.5.5侧滑块的设计224.5.6楔紧块的设计234.6 推出机构的设计234.6.1 推出力的计算244.6.2 推出机构的选择244.7 复位机构的设计25第5章 注塑机的选择与校核265.1 注塑量的校核265.2 注塑机锁模力的校核265.3 最大注射压力的校核265.4 开模行程及装模高度的校核26第6章 模具的工作原理和模具结构特点276.1 模具工作原理276.2 模具结构特点28结束语29参考文献30致 谢31第1章 绪论1.1模具概述模具是工业生产中的重要工艺装备，模具工业是国民经济各部门发展的重要基础之一。塑料模具是指用于成型塑料制作的模具，它是型腔模的一种类型。模具设计水平的高低，模具制造能力的强弱以及模具质量的优劣，都直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，影响着各种产品的质量、经济效益的增长以及整体工业水平的提高。在国家“十五”规划中指出，模具是工业生产的基础工艺装备，国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑都要求模具工业发展与之相适应。目前，我国加入WTO之后，在当代工业的迅速发展下，各行业产品的品种和数量不断增加，换型速度加快，对产品质量、样式和外观不断提出新要求，对模具的需求量不断增加，对模具的质量要求也越来越高，模具技术直接影响制造业的发展、产品更新换代的时间和产品的市场竞争能力。因此，迅速提高模具技术水平已成为当务之急。我国的模具工业受到政府的重视及关怀，并提出相应的优惠政策进行模具技术开发，在模具工业中大量采用先进制造技术和加工设备，努力提高模具的设计水平和制造水平，已取得显著的经济效益。另外，从资料获悉，目前，美国、日本、德国等发达国家的模具总产值都已超过机床总产值。模具技术的进步极大地促进了工业产品的生产发展，模具是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值将超过自身价格的几十倍乃至上百倍、上千倍。1.2塑料工业在国民经济中的地位塑料工业在各国经济发展过程中都起着举足轻重的作用。我国作为一个发展中国家，我国的塑料工业也随着国民经济的发展而飞速发展，经过几十年的老一辈塑料工作者的辛勤探索和创新，我国的塑料工业已形成了包括合成树脂、塑料加工、塑料助剂、塑料机械和塑料模具在内的较完整的塑料工业体系。在我们周围，要用到各种各样的塑料产品，小的包括各种日常生活用品和消费用品，如生活中的盆、瓶、数码产品的结构件等等，大的有各种工业用品，如汽车的塑料大型内饰件等等，这些形状复杂，外形美观的塑料产品，这些精美的产品都要靠塑料模具来成型，这些都会涉及到我国塑料成型工业的发展。1.3 现代模具的发展趋势为了解决高精度、长寿命、高效的复杂型腔结构的现代模具，需积极考虑如下三方面：1模具材料及表面处理技术模具工业要上水平，材料应用是关键。因选材和用材不当，致使模具过早失效的比例大约占失效模具的45%以上。常用塑料模具用钢有预硬钢（P20）、时效硬化型钢（P21、PMS等）、热处理硬化型钢（MnCrWv）、多工位精密冲模硬质合金（YG20、YG25等）及钢结硬质合金（GW50等）。 在模具表面处理方面，主要有渗碳、渗氮、碳氮共渗等技术，同时热处理手段由大气热处理向真空热处理发展。另外，目前对激光强化、辉光离子氮化技术也日益受到重视。2设计制造技术先进设计和加工方法的日益普及，为高质量、短周期地开发模具并且保证模具有足够长的使用寿命，提供了技术保证，为模具工业发展奠定了坚实基础。模具设计与加工方法的发展主要有以下几方面 ：鉴于现在塑料产品的形状一般都比较复杂，以前那种趴图板的设计方法已经跟不上现在市场经济发展的步伐了。现在的速度可以说是一个企业存在的关键因素。现在使用CAD（计算机辅助设计的缩写）技术进行产品的造型，然后再进一步修改，然后生成二维平面图，可以大大提高设计的效率。这样的软件有AutoCAD、Pro/E、UG、Cimatron等等。CAM是计算机辅助制造的缩写，它与CAD技术是紧密结合的，由CAD生成的三维图形可以调入CAM软件进行模拟加工，确认无误后，可以由系统自动生成数控设备所认可的NC代码，将NC代码传入数控系统后，数控系统便可以指挥数控机床加工出CAD中所设计的产品，并且精度相当高，生产效率高，加工周期短。这样的软件有MasterCAM、Pro/E 、UG、Cimatron等等。数控技术在塑料模具加工的应用，使的复杂型芯和型腔的加工变的更加便捷和精确，大大提高了生产效率，降低了模具的生产周期。在塑料模具的生产中，主要用到的是数控铣床和加工中心。线切割加工技术的发展，使的以前很时髦的模具镶拼技术用的很少了。它非常适合于垂直或是有一定锥度的直通孔或异形孔的加工。电火花加工技术的发展，使的一些非常复杂的、用常规加工方法不好加工的型腔的生产变的方便。它主要是做成与型腔形状相同的电极，利用放电来加工模具型腔。提高了模具表面的精度。3专业化生产及标准化专业化生产是现代工业生产的重要特征之一，国外工业先进的国家模具专业化生产已达75%以上。专业化生产易于管理，反应灵活，易于提高产品质量和经济效率，有较强的竞争力。标准化是实现模具专业化生产的基本前提，能系统提高整个模具行业技术水平和经济效益的重要手段，是机械制造业向深层次发展必由之路。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。因此，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。第2章 塑料产品介绍及其工艺特点2.1 产品结构工艺性分析本次课程设计的题目是台灯灯罩注射模具的设计，其产品图如图1.1所示。 图1.1 台灯灯罩三维图2.1.1 塑料的分析台灯灯罩的材料是ABS塑料，其工艺参数见表 1，ABS塑料在工程上应用非常广泛，它由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的聚合物，共聚使ABS塑料具有良好的综合力学性能。ABS塑料外观为粒状或粉状，呈浅象牙色，不透明但成型的塑料件有较好的光泽。它无毒、无味、易燃烧、无自熄性，密度为1.081.2g/cm.ABS塑料具有较高的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降；具有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性和化学稳定性和电气性能。ABS几乎不受酸、碱、盐及水和无机化合物的影响，容于酮、醛、脂、氯代烃中，不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。 ABS塑料表面不可接触冰醋酸、植物油等化学药品，否则会引起应力开裂。此外ABS塑料的热稳定性差，使用的温度范围为-40100, 其耐侯性也较差，紫外线作用下容易降解，从而会导致制件变硬变脆。ABS塑料具有良好的成型性和综合力学性能，因此用途广泛，在机械工业上来制造水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库、冰箱衬里、管道、电机外壳、仪器壳、齿轮、泵叶轮、轴承和把手等。ABS在汽车工业上的用途也日趋增加，用ABS塑料可制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管、加热管等，还有的用ABS塑料夹板制作小轿车等。此外，ABS塑料还可以来制作水表壳，纺织器材、家用电器外壳、文体教育用品、玩具、电子琴及收录机壳体、食物包装容器、农药喷雾器及家具等。表 1.1为ABS成型的工艺参数。表 1.1 塑料的成型工艺参数材料ABS注塑机类型螺杆式螺杆转速(r.min)3060密度（g/3 )1.081.2计算收缩率（%）0.30.8预热温度（ 0c）8085时间（h）23料筒温度（0C）后段150170中段165180前段180200喷嘴形式直通式温度（ 0c）180190模具温度（0C）5070注射压力（MPa）7090保压力（MPa）5070成型时间（s）注射时间2090高压时间05冷却时间20120总周期50220适用注塑机类型螺杆式、柱塞式均可2.1.2塑件的工艺分析台灯灯罩的外表面非常的光滑，所以本次设计的一个难点是浇口位置的选择，这种浇口形式要使塑件外表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。它需要根据塑件的结构与工艺特征和成型的质量要求，并分析塑料原材料的工艺特性与塑料熔体在模内的流动状态成型的工艺条件等进行综合考虑。因此参照我的塑件最后采用的浇口形式为在推杆上开设的潜伏口进料。还有一个难点就是灯罩侧面的两个凸台，必须采用侧抽芯机构，由于这两个凸台分布在同一侧，所以只需一个方向的侧抽芯，根据实际情况，我打算采用斜倒柱固定在定模，侧滑块安装在动模的侧抽芯方式。这样既满足了塑件的成型要求又降低了型芯的加工难度。2.2塑件产品图的测绘经过绘制，塑件的产品简图如图2.1所示。图2.1 塑件第3章 注射成型方案分析3.1 分型面及其选择分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，它与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺等有关，因此，分型面的选择是注射模具设计中的一个关键。通常模具的分型面与注射机的开模方向垂直。开模时将注射后的冷却固化的塑件及浇注凝料从模体中顶出并取下（或自动落下），再将模腔内的杂物清除，或将嵌件或活动型芯安放于模腔内。但有时采用侧向抽芯机构或取出点浇口的凝料往往需要从几个方面进行数次分型。台灯灯罩不能通过单分型注射成型，还需要在侧向抽芯分型。在考虑选择有利于脱模的分型面时，必须保证塑件的外观质量和精度要求；要有利于侧向抽芯。我将分型面设置在塑件的底部，这样就保证了塑件的外观质量要求。3.2 侧向分型分析当侧面带有凹孔、凸台等结构的塑件时，在成型后凹孔、凸台的成型零件将阻碍塑件从模内顶出，必须在顶出前将凹孔、凸台的成型零件先行退出。这些零件一般是做成可以移动的。开模时先将侧面的成型零件有序地全部抽出，清除障碍后再将塑件推出，合模时再将侧成型零件恢复原位。这种完成侧型芯的抽出和复位动作的装置叫做侧抽芯机构。侧向抽芯机构在塑料模具设计上经常用到的有斜导柱侧向抽芯机构、弯销侧向抽芯机构、液压侧向抽芯机构、弹簧侧向抽芯机构，斜导槽侧向分型与抽芯机构等。1.斜导柱驱动的侧向分型与抽芯机构这类抽机构结构紧凑，制造方便，动作可靠，适用于抽拔距不远和抽拔力不大的情况。适用于生产批量比较大，而生产塑件的质量、体积不大，抽拔距和抽拔力不大的生产。 2.弹簧驱动的侧向分型与抽芯机构适用于制品的侧凹比较浅，所需要的抽拔力和抽芯距不大时，才采用弹簧或者硬橡胶实现抽芯的动作。3.弯销驱动的侧向分型与抽芯机构其是斜导柱的变异形式，弯销具有矩形断面，能承受较大的弯矩，斜角可以达到300，所以在开模距相同的情况下可以获得较大的抽芯距；另外的一个特点是弯销侧抽芯机构可以设计成变角度侧抽芯。4.液压驱动侧向抽芯机构液压侧向分型与抽芯机构是指以压力油作为分型与抽芯动力，在模具上配置专门的抽芯液压缸，通过活塞的往复运动来完成侧向抽芯与复位。这种抽芯方式传动平稳、抽芯力较大，抽芯距也较大，抽芯的时间顺序可以自由的根据需要设定，其缺点是增加了操作而且需要配置专门的液压抽芯器及控制系统，费用较篙。5.斜导槽侧向分型与抽芯机构 当塑件的侧凹较浅，所需的抽芯距不大，但侧凹的成型面积较大，因而需要比较大的抽芯，或者由于模具的结构限制不适宜采用其他侧抽芯形式时，则可以采用斜滑块侧向分型与抽芯机构。其特点是利用模具推出机构的推出力驱动斜滑块做斜向运动，在塑件被推出脱模的同时由斜滑块完成侧向分型与抽芯动作。综上所述，在众多的成型方案中，虽然有很多机构都能满足使用要求，通过观测塑件的形状和质量，从设计成本和材料成本，模具的结构复杂程度上看，台灯灯罩模具结构不是特别复杂，故斜导柱侧向分型与抽芯结构最符合要求。所以选择这种形式。具体方案是斜倒柱固定在定模，侧滑块安装在动模的侧抽芯方式。3.3 浇注系统分析注射模浇注系统是将注塑机料筒中的熔融塑料从喷嘴高压喷出后，稳定而顺畅地充入并同时充满型腔的各个空间的通道。它在充模及塑件固化过程中还将注射压力平衡的传递到型腔的各个部位，以获得填充殷实、完整、质量良好的塑件。此次设计的塑件是台灯灯罩，根据塑件结构的特殊情况，必须要保证壳体表面的外观质量要求，所以采用在推杆上开设潜伏浇口进料的方式，使由于浇口断裂形成的裂痕出现在壳体的内表面。第4章 模具的结构设计4.1 模架的选择通过塑件的分析，以及注塑机的技术规格要求，选用龙记模胚2540，该模架各模板以及相关尺寸见图4.1和表4.2。 大水口PW（mm）直身模（H）250工字模（I）300 图4.1 龙记模胚2540示意图表4.1 THICKNESS TABLE 厚度表A、B板ERP面板EP底板30354050607080901520表4.2 龙记模胚2030各板尺寸TP面板BP底板ST推板SP托板SB方快25252535804.2 注塑机的选择对于模具设计，必须首先选则合适的注塑机型号，以确定额定注射量、最大注射压力、最大锁模力、模具的安装尺寸及开模行程等技术规范后，才能进行下面真正的模具设计。根据塑件的形状及尺寸，计算其在分型面上的投影面积和塑件以及浇注系统的质量，计算所需锁模力、总注射物料量，然后才能初选设备。由于制品的外观由许多孔和凸台组成，形状复杂，首先利用Pro/E软件的分析功能对制品的体积和在分型面上的投影面积进行计算与测量。在Pro/E软件里打开三维模型，利用其质量属性分析对表面积、体积、质量进行分析与计算。根据软件计算得出结果如下：塑件在分型面上的投影面积：4775.94mm2塑件体积： V=19.65*2=39.3mm3 塑件密度： =1.08g/cm3所以塑件的质量： m = 19.65(1.08)=20.63g根据任务书的要求，该塑件采用点浇口形式，并且采用一模一腔的形式，加上浇注系统及冷凝料材料体积约为8.96mm3。所以初选设备为XS-ZY-125 其主要技术规格见表4.3。表 4.3 型号为XS-ZY-125的注塑机参数结构形式卧式额定注射量(cm3)125螺杆直径()40注射压力(MPa)120注塑时间(S)1.6注射行程(mm)115螺杆转速(r/min)29、43、56、69、83、101锁模力(KN)900拉杆内间距()260290最大开模行程(mm)300最大模具厚度()300最小模具厚度()200锁模形式双曲肘模具定位孔直径()125喷嘴球半径()SR15喷嘴孔径()44.3 成型零部件设计模具合模后，在动模板与定模板之间的某些零部件组成一个能填充塑料熔体的模具型腔，模具型腔的形状的与尺寸就决定了塑料制件的形状与尺寸。构成模具型腔的所有零部件称为成型零部件。4.3.1 成型零部件的结构设计成形零件是决定塑件几何形状和尺寸的零件。它是模具的主要部分，主要包括凹模、凸模及镶件、成型杆和成型环等。凹模亦称型腔，是成型塑件外表面的主要零件；凸模亦称型芯，是成型塑件内表面的零件，而成型其他小孔的型芯称为小型芯或成型杆。凹、凸模按结构不同主要可分整体式和组合式两种结构形式。 1）整体式的凹模和凸模是指直接在整块模板上加工出凹、凸形状的结构形式。其特点是牢固、不易变形，不会使塑件产生拼接线痕迹。但是加工困难，热处理不方便，整体式凸模还有消耗模具钢多、浪费材料等缺点。所以整体式凹、凸模结构常用于形状简单的单个型腔中、小型模具或工艺试验模具。 2）组合式凹模、凸模结构是指由两个或两个以上的零件组合而成的凹模或凸模。按组合方式的不同，可分为整体嵌入式、局部镶嵌式和四壁拼合式等形式。，整体嵌入式多用于小型塑件多型腔的成型，使的各个型腔和型芯可以单独加工，通过H7/m6的配合压入到模板中，这种结构加工效率高，拆装方便，容易保证形状和尺寸精度。局部镶嵌式多用于型腔、型芯有些局部不易加工成型或需要经常更换的模具结构。四壁拼合式主要用于大型和形状复杂的凹模，通过把型腔四壁和底板分别加工，经研磨后压入模套中组成型腔。台灯灯罩的模具结构较小，模具型腔不规则，但形状还较为简单，可以采用组合式凹模、凸模结构，由于需要侧向抽芯，又是一模两件，总共做十个型芯，两个主型芯，八个小型芯，型腔通过H7/m6配合压入定模板。4.3.2 成型零部件的工作尺寸计算影响塑件的尺寸精度的因素很多，概括的说，有塑料原材料的、塑件结构和成型工艺、模具结构、模具制造和装配、模具使用中的磨损的因素。在一般情况下，原材料收缩率的波动、模具的制造公差和成型零件的磨损是影响塑件的主要原因。因为收缩率的波动引起塑件尺寸误差随塑件尺寸的增大而增大，因此，生产大型塑件时，收缩率波动是影响塑件精度的主要因素，若单靠提高模具制造精度是困难和不经济的，应稳定成型工艺条件和选择收缩率波动较小的塑料；生产小型塑件时，模具制造公差和成型零件的磨损是影响塑件尺寸精度的主要因素，因此，应提高模具制造精度等级和减少磨损。1.型腔和型芯相关尺寸计算（1）收缩率的确定ABS塑料的收缩率为0.4%0.7%，该塑料的平均收缩率为=（0.4%+0.7%）/2=0.55%（2）精度的确定 对于ABS塑料而言，对于标注公差，高精度选用MT2，一般精度选用MT3，对于未注公差选用MT5。（3）型腔和型芯相关尺寸计算主型芯（见图4.1）相关尺寸计算图4.1 主型芯径向尺寸的计算【计算公式为 ）】式中 模具型芯径向基本尺寸； 塑件内表面的径向基本尺寸；塑件内表面的径向基本尺寸的公差；模具成型零件制造公差；塑件平均收缩率。=76，公差等级MT3A，=0.46mm；=76.76；=11.5 ，公差等级MT3A， =0.18mm； =11.69。高度尺寸的计算：=40 公差等级MT2A =0.32mm =40.46=3 公差等级MT2A =0.12mm =3.11=39 公差等级MT2A =0.32mm =39.45=6 公差等级MT3A =0.14mm =6.142.小型芯尺寸的计算（见图4.2）图4.2 小型芯=3 公差等级MT3A =0.12mm=3.11高度尺寸的计算：=50 公差等级MT2A =0.26mm =50.483.侧型芯尺寸的计算（见图4.3）图4.3 侧型芯尺寸的计算：=38 公差等级MT3A =0.32mm=38.45高度尺寸的计算：=6.4 公差等级MT3A =0.16mm =6.56型腔相关尺寸的计算上型腔尺寸计算（见图4.4） 图4.4 上型腔尺寸计算径向尺寸的计算（计算公式为 ）式中 模具型腔径向基本尺寸； 塑件外表面的径向基本尺寸；塑件外表面的径向基本尺寸的公差；模具成型零件制造公差；塑件平均收缩率。=40 公差等级MT3A =0.32mmLm=39.98=39 公差等级MT3A =0.32mmLm =39.45高度尺寸的计算：=10 公差等级MT3A =0.16mm =9.94=15 公差等级MT3A =0.20mm =14.93下型腔尺寸计算（见图4.5 ）：图4.5 下型腔尺寸计算径向尺寸的计算=78 公差等级MT3A =0.46mmLm=78.08高度尺寸的计算：=50 公差等级MT3A =0.36mm =50.014.4 浇注系统的设计浇注系统是指模具中由注塑机到型腔之间的进料通道。浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。浇注系统的设计是模具设计的一个重要环节，设计合理与否对塑件的性能、尺寸、质量及模具结构、塑件的利用率等有较大的影响。对浇注系统进行时，一般应遵循以下基本原则：1）结合型腔布局的考虑，尽可能采用平衡式分流道布置。2）尽量缩短熔体的流动距离，以便降低压力的损失、缩短充模时间。因此，浇注系统的长度应尽可能的短，断面尺寸合理，应尽量减少流道的弯折。3）浇口尺寸、位置和数量的选择十分关键，应有利于熔体流动，避免产生湍流，涡流、喷射和蛇形流动，并有利于排气和补缩。4）避免高压熔体对模具型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移的产生。5）浇注系统的凝料方向应方便可靠，凝料应易于和制品分离或者易于切除和修整。6）熔接痕部位与浇口尺寸，数量及位置有直接的关系，设计浇注系统时也优先考虑到了熔接痕的部位，形态以及对制品质量的影响。7）尽量减少因开设浇注系统而造成的塑料凝料用量的增加。8）浇注系统的模具工作表面应达到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中浇口应有IT8以上的精度要求。9）设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。10）应尽可能使主流道中心与模板中心重合，若无法重合也应该使两者的偏离距离尽可能缩小。4.4.1 主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注塑机的喷嘴注射出的熔体导入分流道中。其形状为圆锥形，主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。由于主流道要与高温熔体及注塑机喷嘴反复接触，所以在注射模中主流道部分做成可拆卸更换的浇口套。为了使主流道的料顺利脱出，小端直径比注塑机喷嘴直径d稍大一点，台灯灯罩的喷嘴球面直径为5mm，故台灯灯罩的主流道的小端的直径既浇口套的小端直径设计为D=d+1=4+1=5主流道入口的凹坑球面半径R2也应该大于注塑机喷嘴球头半径R1，通常为R2=12 端面凹球面的深度一般为35mm，在这设计为 L=5mm主流道的半锥角通常为。过小则容易产生脱模困难，还会使充模时容体的流动阻力过大。过大的锥角则容易产生湍流或者涡流，卷入空气。但对流动性较差的塑料可取的大些。由于主流道较长，取 =主流道内壁的表面粗糙度应该在Ra0.8以下，抛光时沿轴向进行。主流道的长度L，一般按模板厚度确定。主流道的大端半径取D=10mm浇口套使用的材料的通常为T8或者T10A钢，经淬火到硬度为5054HRC。此浇口套设计成浇口套与定位圈分别为两个零件，以台阶形式固定在定模座板上。浇口套设计尺寸见图4.6。图4.6 浇口套4.4.2 浇口的设计 浇口是连接流道和型腔之间的一段细短通道。一般这段很短的通道截面很小，当熔融的塑料在高压下通过浇口时，因为浇口的截面积很小，使塑料流速加快，而由于摩擦的作用，又使塑料的温度升高，黏度降低，提高了塑料的流动性，有利于充满型腔。因为它是浇注系统的关键部位，所以，浇口的位置及其形状、尺寸的设计的正确与否直接决定着塑件质量、注射效果、注射效率。一般来说，注射塑件出现的缺陷，如缺料、缩孔、融接痕、翘曲变形也往往是浇口设计不当造成的。我此次选用的是潜伏浇口，潜伏浇口又称剪切浇口，由点浇口变异而来。这种浇口的分流道位于模具的分型面上，而浇口却斜向开设在模具的隐蔽处。塑料熔体通过型芯的侧面或推杆的端部注入型腔，因而塑件外边面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量和美观效果。潜伏浇口的形式如图图4.7所示。潜伏浇口一般是圆形截面，潜伏浇口的锥角取1020，倾斜角=4560，推杆上进料口宽度为0.82mm。如图4.7所示图4.7 潜伏浇口4.5 侧向分型与抽芯机构的设计在台灯灯罩模具设计过程中采用的是斜导柱侧抽芯机构，其特点是借助于注塑机的开模力或者顶出力与合模力进行侧向分型，抽芯，及其复位动作的机构，经济性能好，效率高，动作可靠，实用性强。4.5.1 抽拔距与斜导柱直径的确定由于计算比较复杂，可以采用查表法来确定斜导柱的直径。由式4-1可知=2.8KN,由此可以得到抽芯力=2.8KN,查屈华昌主编的塑料成型工艺与模具设计书P191表10.1得最大弯曲力=3kN，进而查该书P192表10.2得斜导柱的直径d=14mm。4.5.2 斜导柱的设计斜导柱的设计图如图4.8所示。 图4.8 斜导柱斜导柱的倾斜角的设计，一般情况下，斜导柱与开合模方向的夹角称为倾斜角（），其对斜导柱的有效工作长度，侧抽芯距和受力状况等起着直接的影响。一般在设计时取25，最常用的是1222。由于此塑件的侧抽芯距不大，抽芯力也较小，在这选用为15，工作部分与滑块选用H11/b11的配合，固定部分选用H7/m6配合。4.5.3 抽芯距的确定侧向抽芯距一般比塑件上的侧孔或突台高度大23，这里选用高出侧孔3，台灯灯罩水平方向侧孔深度都为13mm,则台灯灯罩水平方向的侧向抽芯距取16mm。4.5.4 斜导柱长度的计算工作长度L的计算 在侧型芯滑块抽芯方向与开模方向垂直时，可以推导出斜导柱的工作长度L与抽芯距S和倾斜角有关，即L=S/sin。=S/sin=16/sin15=38.6斜导柱的总长为L0 =L1+L2+L3+L4+L5=tg/2+h/cos+dtg/2+s/sin+(510mm)式中 L0斜导柱的总长；d2斜导柱固定部分大端直径；h斜导柱固定板厚度；d斜导柱工作部分的直径；s侧向抽芯距。将相关的尺寸代入上式，经过计算斜导柱的总长L0为87.68mm。4.5.5侧滑块的设计侧滑块是斜导柱侧向分型与抽芯机构的一个重要组成部分。它与侧型芯组合成侧滑块型芯。在侧向分型与抽芯过程中，塑件的尺寸精度和侧滑块的移动性都要依靠起运动的精度来保证。使用形式为T字形，T 形设计的滑块的底部，通过压板压在动、定模板，再用螺钉销钉固定。侧滑块与型芯组合是从滑块的后端镶入后再使用销钉固定的形式，滑块使用的材料为CrWMn制造，热处理硬度要求为大于50HRC，组合的粗糙度Ra为0.8，镶入精度为H7/m6，如图4.9所示。图4.9侧滑块斜导柱侧向抽芯机构工作时，侧滑块是在导滑槽内按照一定的精度和沿着一定的方向往复移动的零件。根据型芯的大小、形状和要求的不同，以及各工厂的使用习惯不同，设计的形式也不一样，这里，将导滑槽开在盖板上，盖板设计成局部的形式。由于注射成型时滑块在导滑槽内的要求来回移动，因此，对组成导滑槽零件的硬度和耐磨性都要有一定的要求。这里，盖板的材料为T8A。热处理硬度要求大于50HRC。在设计导滑槽与侧滑块时，导滑部分的配合使用为H7/f8,其余各处均可以留0.5左右的间隙。配合部分的粗糙度要求是Ra大于0.8。同时，为了让侧滑块能在导滑槽里面能灵活的移动，导滑槽和侧压块要求保持一定的配合长度。侧滑块完成抽拔动作以后，其滑块部分仍应全部或者大于2/3的长度保留在导滑槽里面。4.5.6楔紧块的设计注射成型时，型腔内的熔融塑料很高的成型压力作用在侧型芯上，从而使侧滑块后退产生位移，侧滑块后退将力作用在斜导柱上，导致斜导柱产生弯曲变形；另外一个方面，由于斜导柱与侧滑块上的斜导柱孔采用较大的间隙配合，侧滑块的后移也会影响塑件的尺寸精度，所以，合模注射时，必须要用楔紧块锁紧装置。在这里，由于用侧滑块做型腔，所以，成型时侧压力也比较大，楔紧块固定方式选用固定于模板内的形式，如图4.10所示图4.10 楔紧块4.6 推出机构的设计每次注射模在注射机上合模注射结束以后，都必须将模具打开，然后把成型后的塑料制件及浇注系统的凝料从模具中推出，完成推出脱模的机构称为推出机构。推出机构设计的合理性与可靠性直接影响到塑件的质量，因此，推出机构的设计是注射模设计中很重要的一个环节。推出机构的设计要求：（1）推出机构设计时应尽量使塑件留于动模一侧；（2）塑件在推出过程中比发生变形与损坏；（3）不损坏塑件的外观质量；（4）合模时应使推出机构正确复位；（5）推出机构动作可靠。4.6.1 推出力的计算为了使塑件易于脱模，在动模上沿塑件脱模方向都应有脱模斜度和较高的表面质量。根据塑件尺寸，可取一定的脱模斜度，脱模斜度的大小一般为0.20.5注射成型后，塑件在模具内冷却定型，由于体积的收缩，对型芯产生包紧力。塑件要型芯中脱出，就必须克服因包紧力而产生的摩擦阻力。实践证明，塑件在刚开始脱模时，所需要克服的阻力最大，也就是说这时候所要的脱模力最大。脱模力由下式计算Ft=Ap(cos-sin)式中 Ft-脱模力；A-塑件包络型芯的面积；塑件对钢的摩擦系数；p塑件对型芯单位面积的包紧力，其值与塑件的几何形状以及塑料的品种、成型工艺有关。一般情况下，模外冷却的塑件p约取2440Mpa ；模内冷却的塑件约812Mpa塑件在热状态下的摩擦系数，一般取=0.150.20;脱模斜度（或塑件的斜度）。此塑件的相关参数为 =95582，P=10MPa,=0.15, =40,将参数代入上式得； =955810(0.15cos40-sin40)=7.6KN由于影响脱模力大小的因素很多，如塑料与钢的粘附力、大气压力、推出机构本身运动时的摩擦阻力以及成型工艺条件的波动。因此，脱模力的计算只是一个大概的参考。4.6.2 推出机构的选择在注塑模设计和生产中，广泛使用推出机构的有推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构等。推杆推出机构主要用于推出面积比较大的深桶塑件的推出；推杆的自由度大，而且推杆将截面积是圆形，制造，修配方便，容易达到推杆与模板或型芯上的配合精度，推杆推出的运动阻力小，推出动作灵活可靠，损坏后维修也方便，因此，这类机构在现实生产中大量使用，是推出机构中最常见的结构形式。推管推出机构主要用于小的环形和筒形塑件或塑件上带有孔的凸台部分的推出；推件板推出机构主要用于薄壁塑件的推出。台灯灯罩的推出面积较大，适合用推杆推出机构，推杆为直通式推杆，两模各设置三根共六根推杆，推杆规格为8170 。4.7 复位机构的设计复位机构干涉现象的校核：校核公式为 hctan=Sc+式中 hc在完全合模状态下推杆端面离侧型芯的最近距离；Sc在垂直于开模方向的平面上，侧型芯与推杆在分型面上投影范围内重合长度； -在完全不干涉的情况下，推杆复位到hc位置时，侧型芯沿复位方向推杆侧面的最小距离。通过计算hctanSc+，所以在模具中，不需要使用先复位机构。第5章 注塑机的选择与校核5.1 注塑量的校核注塑量的校核公式为 /3600台灯灯罩的体积为约39.33，流道的体积8.963，总体积48.263，而注塑机XS-ZY-125的理论注塑量为1253，注塑速率为110g/s，周期为1.3s。1101.30.8=114.4348.263，综上所述，选用的注塑机的注塑量都符合实际生产要求。5.2 注塑机锁模力的校核锁模力的校核公式为： 莲蓬头插座固定器分流道和制件在分型面上的投影面积为约51.762，型腔的平均计算压力。由于制件的材料流动性教好，质量小，选用普通制品型腔平均计算压力30MPa，则锁模力F=51.76*30=155.28KNFn=900Kn所以锁模力符合要求。5.3 最大注射压力的校核校核公式：其中K取1.3。在实际生产中，PO的大概范围为20100MPa,工件尺寸小，材料的流动性好，故P0选用50MPa, 则 Pmax=1.350=65MPa70MPa. ABS塑料的注射压力为7090MPa.所以最大注射压力是符合要求的。5.4 开模行程及装模高度的校核开模行程校核公式为：台灯灯罩的开模行程 H=39+39+80+10=168300；模具总高 H =240mm300mm通过上面的校核可知，注塑机的开模行程和装模高度都符合要求。第6章 模具的工作原理和模具结构特点6.1 模具工作原理模具的装配图如6.1所示。工作原理：开模时，注射机合模系统带动动模后退，模具从动模和定模分型面分开，塑件包在凸模11上随动模一起后退，由于包紧力的作用和拉料杆25的作用使主流道凝料和塑件从浇口套中拉出，同时侧抽芯开始，斜导柱18和侧滑块20开始动作，在动模往后运动的过程中，侧滑块向外运动，使垂直于主分型面的方向上没有阻碍。当侧滑块上的凹槽碰到动模板上的弹簧顶销21时，侧滑块停止移动，侧抽芯结束。动模部分继续向后移动，注射机的顶杆作用于推板2，通过上面的推杆12和拉料杆15将塑件从型芯上顶出，塑件和浇注系统凝料一起从磨具中落下。合模时，动模部分向前移动，在复位杆23的作用下，推杆向后移动，在导柱5和导套7的帮助下分型面和侧滑块也开始合拢。至此，整个合模过程完成，为下一次注射做好准备。图6.1 模具总装图6.2 模具结构特点此塑件的外表面非常的光滑，所以本次设计的一个特点是浇口位置的选择，这种浇口形式要使塑件外表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。它需要根据塑件的结构与工艺特征和成型的质量要求，并分析塑料原材料的工艺特性与塑料熔体在模内的流动状态成型的工艺条件等进行综合考虑。因此我的塑件最后采用的浇口形式为在推杆上开设的潜伏口进料。还有一个特点就是灯罩侧面的两个凸台，必须采用侧抽芯机构，由于这两个凸台分布在同一侧，所以只需一个方向的侧抽芯，根据实际情况，我采用斜倒柱固定在定模，侧滑块安装在动模的侧抽芯方式。这样既满足了塑件的成型要求又降低了型芯的加工难度。而且在侧抽芯过程中还要注意侧滑块的设计，应将侧滑块的抽芯机构向塑件处延伸，否则侧滑块将无法向下移动。结束语三个