基于UG的台灯注塑模设计

1、西华大学毕业设计说明书 目 录摘要11 绪论21.1 模具工业的发展21.2 注射成型原理及工艺41.2.1 注射成型原理41.2.2 注射成型工艺过程51.2.3 注射成型工艺参数61.3 软件概述71.3.1 UG概述71.3.2 MoldWizard概述82 注塑件的设计102.1 台灯产品三维建模102.2 功能设计102.3 材料选择112.4 结构设计113 注射机的选择与校核133.1 注射机的选择133.1.1 注射机分类133.1.2 注射机基本参数143.1.3 注射机的选择143.2 注射机的校核154 成型零件的设计184.1 分型面的选择184.2 型腔数目的确定20

2、4.3 型腔、型芯的结构及固定形式215 模架的选择225.1 模架长宽尺寸确定225.2 动模板和定模板厚度确定226 浇注系统的设计236.1 浇注系统概述236.2 主流道的设计236.3 分流道的设计256.4 拉料杆的设计276.5 浇口的设计287 冷却系统的设计317.1 模具温度调节系统的重要性317.2 冷却系统的设计318 脱模机构和其他标准件的设计348.1 脱模机构的设计348.2 紧固螺钉的设计368.3 定位圈的设计378.4 复位弹簧的设计379 模具装配图38总结与体会40致谢词41参考文献42摘 要本设计题目为塑料台灯注塑模模具设计。首先是对台灯模型进行实体测

3、量，利用UG进行建模。然后选择灯壳零件进行注塑模模具设计，利用MoldWizard软件进行分型面、模架、浇注系统、冷却系统和顶出机构的设计，同时在设计中还涉及到塑料与注射机选择的相关知识。最后进行二维图纸的绘制。通过本次设计可以看出计算机辅助软件给模具设计带来了很大的方便。【关键词】台灯、UG、MoldWizard、注塑模AbstractThis design topic is plastic desk lamp injection mold design. First is on desk lamp model entity modeling, using UG measurement. T

4、hen select lamp shell parts Mold injection molding mould design, use MoldWizard software parting surface, formwork, gating system, cooling system and ejection mechanism design, at the same time in the design are involved in plastic and injection machine choice of relevant knowledge. Finally the two-

5、dimensional drawing plotting. Through this design can see computer-aided software to mold design has brought great convenience. 【Key words】Desk lamp；UG；MoldWizard；Injection mold 1 绪论1.1 模具工业的发展模具是零件成形过程的重要工艺装备，是汽车摩托车、电机电器、IT产品、办公自动化设备、轻工制品、医疗器械等制造业的重要基础装备。由于用模具成形的产品精度高、一致性好、外形美观，因此，越来越多地用于飞机、船舶和高速列车

6、等设备的结构和内饰件制造中。加之生产过程可实现高效、大批量并节材、节能，所以模具也常被人们誉为现代工业生产之母。 正是由于模具在制造业中的重要作用，模具制造业一直受到世界各工业发达国家的关注和重视，事实上，模具的设计和制造本身已经成为制造业的一个重要领域。由于模具自身的特点，现代模具企业大多体现出技术密集、资金密集和高素质劳动力密集以及高社会效益的特点，模具制造业已成为高新技术制造产业的一部分。因而，模具技术水平，已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志，也是保持这些国家的产品在国际市场上优势的核心竞争力。我国政府对模具工业和模具技术发展非常重视，特别是在改革开放以来，充分肯定了模具工业和技术

7、在制造业和国民经济中的重要基础地位。 1984年成立了中国模具工业协会（由原机械工业部主管），并在“六五”、“七五”计划中专项支持，“八五”科技开发计划中，先进制造技术列在第一位，而模具设计制造技术又列在先进制造技术的第一位。在此期间，国家投入数千万元的研发费用（加上地方和企业自筹，研发经费超过1亿元），形成近百项技术成果，大大缩短了我国与世界发达国家的技术差距。但无论相对本国工业发展的需要还是与制造业强国相比，都还亟需进一步加强。我国当前模具工业的发展现状基本如下： 1、我国已进入模具生产大国之列，但还不是模具强国。进入新世纪以来，我国模具销售额以年平均20%左右的速度增长，2006年模具销

8、售额达到720亿人民币，居日本、美国之后第三位，模具出口突破了10亿美元。目前我国模具生产厂、点达到了约3万-4万家，从业人员进100万人。这些都说明我国模具工业有了相当的规模。但是，我国现在每年还要从境外进口20多亿美元的模具，这些大都是国内尚不能生产的高中档模具。国内高档模具的自配率占50%左右。大型、精密、复杂、长寿命等技术含量较高的模具占到模具总量的30%左右。我国模具行业全员生产率还较低，平均只有15万元/人，年左右，我国模具商品化率还只有50%多，发达国家达70%以上，模具标准件使用覆盖率也较低，只有50%左右，模具生产专业化水平还较低。这些都说明我国的模具工业还不够强大，我国还不

9、是模具强国。2、模具产品水平有了很大提高，但差距还是很大。近些年来，中国模具的设计与制造水平有了很大提高，CAD/CAE/CAM等计算机辅助技术、高速加工技术、热流道技术、气辅技术，逆向工程等新技术得到广泛应用。现在，中国已经能生产精度达到2um的多工位级进模，寿命可达到3亿冲次以上。个别企业生产的多工位级进模已可以在2000次/min的高速冲床上使用，精度可达1mu。在大型塑料模具方面，中国已经能生产43寸大屏幕彩电和65时背投式电视的塑料壳模具。10kg大容量洗衣机全套塑料件模具以及汽车保险杠、整体仪表板等塑料模具等。在精密塑料模具方面，中国已经能生产照相机和手机塑料件模具、多行腔小模数齿

10、轮模具以及精度达5mu的7800腔塑封模具等。在大型精密复杂压铸模具方面。国内已经能生产自动扶梯整体踏板压铸模、汽车后桥齿轮箱压铸模具以及汽车发动机壳体的铸造模具等。在汽车发覆盖件方面，国内已经能生产中档新型轿车的覆盖件模具。子午线轮胎活络模具、铝合金塑料门窗异型材料挤出成型模，精铸或树脂快速成型拉延模等，也已达到相当高的水平、制造出来的模具可以与进口模具媲美。我国生产的最大模具单套重量已超过100t。但是，我国模具的制造从总体上看，产品还只是以中低档为主，中高档模具很多还要依赖进口，企业虽然重视推广应用新技术，但这些新技术应用的水平还不够高。我国模具产品水平总体上与发达国家相差有10-15年

11、的差距。3、模具骨干企业队伍已经形成，但还是不够壮大。经过十多年的快速发展、我国模具企业骨干队伍已经形成。它们一般都有较好的生产装备，生产都达到了一定的规模，技术水平较高，产品水平也到达了一定的高度，而且产品有了自己的特点。在各个模具行业骨干企业队伍中也涌现出了本行业的龙头企业。2006年中国模具行业协会对各行业的50家模具企业授予第一批“重点骨干模具企业”称号。  中国模具骨干企业队伍目前还在成长之中，各方面都有待一步提高，技术待一步进步、管理待加强。产品有待更加适应市场的需求。这就是我国模具工业发展的简要状况。当前，我国制造业的快速发展，特别是受汽车制造业的发展的拉动，国内模具市

12、场不断扩大，跨国集团到我国进行模具国际采购不断增加，而且国际模具制造逐渐向我国转移的趋势十分明显。由此展望未来，中国模具工业将会有一个持续快速发展的机遇期。我们要很好地把握住这个机遇期。我们要很好地把握住这个机遇期，使我国模具工业有了很大的提高。1.2 注射成型原理及工艺1.2.1 注射成型原理注射成型是塑料模塑成型的一种主要成型方法，是根据金属压铸成形原理发展而来的，其基本原理就是利用塑料的可挤压性与可模塑性，先将松散的粒状或者粉状成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流态融体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以高流速通过机筒前端的喷嘴注射入温度较低的闭合模具中，经过一

13、段保压冷却定型时间后，开启模具便可从型腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制品。注射成型原理如图1-1所示。图1-1 注射成型原理注射成型特点：成型周期短，能一次成型形状复杂、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。它广泛应用于各种塑料制件的生产中，其产品占目前塑料制件生产的30%左右。注射成型分为普通注射成型、精密注射成型和特种注射成型三类。（1）普通注射成型 主要针对要求较低的热塑性塑料和以下热固性塑料制品成型。（2）精密注射成型 可以成型要求较高的塑料制品。（3）特种注射成型 方法很多，主要有气体辅助注射成型、共注射成型、动力熔融

14、注射成型、结构发泡注射成型、排气注射成型、BMC注射成型等、多级注射成型、反应注射成型、液态注射成型、高速注射成型等。1.2.2 注射成型工艺过程注射工艺过程包括成型前准备、注射成型过程和制件的后处理。1. 成型前的准备。为保证塑料制品质量，在成型前应作一些工艺准备工作：原料的预处理；成型前对料筒进行清洗；带有嵌件的塑件，应先对嵌件预热；对脱模困难的塑料，预备好合适的脱模剂。2. 注射工艺过程。注射过程一般包括加料、塑化、注射、冷却和脱模几个步骤。（1）加料。由于注射成型是一个间歇过程，因而需定量（定容）加料，以保证操作稳定，塑料塑化均匀，最终获得良好的塑件。（2）塑化。加入的塑料在料筒中进行

15、加热，由固体颗粒转换成粘流态并且具有良好的可塑性的过程称为塑化。（3）注射。注射的过程可分为充模、保压、倒流、浇口冻结后的冷却和脱模几个阶段。如图1-2所示。 图1-2 注射过程1）充模。塑化好的熔体被柱塞或螺杆推挤之料筒前端，经过喷嘴及模具浇注系统进入并填满型腔的过程称为充模2）保压。熔体在模具中冷却收缩时，继续保持施压状态的柱塞或者螺杆迫使浇口附近的融了不断补充进入模具中，是型腔中的塑料能成行出形状完整切致密的塑件，该阶段称为保压。3）倒流。保压结束后，柱塞或螺杆后退，型腔压力解除，这时型腔中的熔料压力将比前方浇口搞，若浇口尚未冻结，就会发生型腔熔料通过浇口流向浇注系统的倒流现象。4）浇口

16、冻结后的冷却。浇口冻结后，继续保压不起作用，因此可卸除柱塞或螺杆对料筒内塑料熔体的压力，此时可通入冷却水、油等对模具进一步冷却。5）脱模。塑件冷却到一定的温度即可开模，在推出机构作用下将塑件推出模外。3. 制品的后处理。制品脱模后需进行适当的后处理，以减少内应力和稳定尺寸。常用的方法主要有退火处理和调湿处理。1.2.3 注射成型工艺参数注射成型最重要的工艺参数为影响熔体流动和冷却的温度、压力及相应的作用时间。1. 温度。在注射成型过程中需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度。前两种温度主要影响塑料的塑化和流动；而后一种温度主要影响塑料的流动和冷却。（1）料筒温度。每一种塑料都具有不同的粘

17、流态温度，为了保证塑料熔体的正常流动，不使塑料在料筒中发生降解，料筒温度需控制在粘流态温度与热分解温度之间。（2）喷嘴温度。喷嘴温度一般略低于料筒的最高温度，以防止直通式喷嘴发生“流涎现象”。（3）模具温度。模具温度的高低决定于塑料结晶性的有无、塑件尺寸和结构、性能要求以及其他工艺条件。2. 压力。注射成型过程中的压力包括塑化压力和注射压力两种。（1）塑化压力。塑化压力又称背压，是指注射机螺杆顶部的熔体在螺杆传动后退时所受到的压力。塑化压力的大小是随螺杆的设计、塑件的质量要求以及塑料的种类不同而异的。（2）注射压力。注射压力用以克服熔体从料筒流向型腔的流动阻力，提供充模速度以及对熔体进行压实等

18、。3. 时间。完成一次注射成型过程所需的时间成为成型周期，它包括注射时间（充模时间、保压时间）、闭模冷却时间和其他时间（开模、合模等）。在生产中，充模时间一般约，保压时间约，冷却时间约。1.3 软件概述1.3.1 UG概述UG是Unigraphics的简称，起源于美国的麦道公司（MD），20世纪90年代起归属于全球最大的信息技术服务公司EDS公司，2007年被西门子收购，现改名为SIEMENS PLM Software，2008年最新版本为NX6.0. SIEMENS NX是一个集CAD、CAM、CAE于一体的计算机辅助设计与制造集成系统。适合于航空航天器、汽车、通用机械以及模具等的设计分析与

19、制造。UG NX主要功能有：1. 工业设计和风格造型NX 为那些培养创造性和产品技术革新的工业设计和风格提供了强有力的解决方案。利用 NX 建模，工业设计师能够迅速地建立和改进复杂的产品形状， 并且使用先进的渲染和可视化工具来最大限度地满足设计概念的审美要求。 2. 产品设计NX 包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块。 NX 具有高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活性，以满足客户设计任何复杂产品的需要。 NX 优于通用的设计工具，具有专业的管路和线路设计系统、钣金模块、专用塑料件设计模块和其他行业设计所需的专业应用程序。 3. 仿真、确认和优化NX 允许制造商以数字

20、化的方式仿真、确认和优化产品及其开发过程。通过在开发周期中较早地运用数字化仿真性能，制造商可以改善产品质量，同时减少或消除对于物理样机的昂贵耗时的设计、构建，以及对变更周期的依赖。 4. NC加工UG NX加工基础模块提供联接UG所有加工模块的基础框架，它为UG NX所有加工模块提供一个相同的、界面友好的图形化窗口环境，用户可以在图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况并可对其进行图形化修改：如对刀具轨迹进行延伸、缩短或修改等。该模块同时提供通用的点位加工编程功能，可用于钻孔、攻丝和镗孔等加工编程。该模块交互界面可按用户需求进行灵活的用户化修改和剪裁，并可定义标准化刀具库、加工工艺参数样板库使初加工

21、、半精加工、精加工等操作常用参数标准化，以减少使用培训时间并优化加工工艺。UG软件所有模块都可在实体模型上直接生成加工程序，并保持与实体模型全相关。 UG NX的加工后置处理模块使用户可方便地建立自己的加工后置处理程序，该模块适用于目前世界上几乎所有主流 NC机床和加工中心，该模块在多年的应用实践中已被证明适用于轴或更多轴的铣削加工、轴的车削加工和电火花线切割。 5. 模具设计UG是当今较为流行的一种模具设计软件，主要是因为其功能强大。模具设计的流程很多，其中分模就是其中关建的一步。分模有两种：一种是自动的，另一种是手动的，当能也不是纯粹的手动，也要用到自动分模工具条的命令，即模具导向。6.

22、开发解决方案NX 产品开发解决方案完全支持制造商所需的各种工具，可用于管理过程并与扩展的企业共享产品信息。 NX 与 UGS PLM 的其他解决方案的完整套件无缝结合。这些对于 CAD 、 CAM 和 CAE 在可控环境下的协同、产品数据管理、数据转换、数字化实体模型和可视化都是一个补充。UG主要客户包括，通用汽车，通用电气，福特，波音麦道，洛克希德，劳斯莱斯，普惠发动机，日产，克莱斯勒，以及美国军方。几乎所有飞机发动机和大部分汽车发动机都采用UG进行设计，充分体现UG在高端工程领域，特别是军工领域的强大实力。在高端领域与CATIA并驾齐驱。1.3.2 MoldWizard概述MoldWiza

23、rd是UG软件中设计注塑模具的专业模块。MoldWizard为设计模具的模芯、型腔、滑块、推杆和嵌件提供了更进一步的建模工具，使模具设计变得更快捷、容易，它的最终结果是创建出与产品参数相关的三维模具，并能用与加工。MoldWizard用全参数的方法自动处理那些在模具设计中耗时而且难做的部分，而产品参数的改变将反馈到模具设计，MoldWizard会自动更新所有相关的模具部件。MoldWizard的模架库及标准库包含有参数化的模架装配结构和模具标准件，模具标准件中还包括滑块（Slide）、内抽芯（Lifters），并通过StanderdParts功能用参数控制所选用的标准件在模具中的位置。用户还可

24、根据自己的需要定义和扩展MoldWizard的库，并不需要具备编程的基本知识。UG MoldWizard最先向模具行业用户推出的、基于知识驱动自动化理念的应用系统，它摈弃了传统的CAD软件重功能轻过程的开发思维定式，跳过了特征或功能的狭隘空间，UG MoldWizard在注塑模具设计自动化方面取得了极其显著的效果。UG MoldWizard它的用户界面融合了业界最好的经验，指导用户结构模具的全过程，它内嵌以前仅仅存在与高级模具设计师头脑中的知识，并通过与Unigraphics的其他一些功能相结合，诸如WAVE、主模型，使得UG MoldWizard具有极强的自动化能力和帮助用户获取模具设计知识

25、的可能性。初级用户可以利用向导菜单所提供的设计步骤，只管地、一步一步得进行，并完成模具设计的全过程，而有经验的模具设计者能够利用软件所提供的各计算功能快速、有效进行模具优化设计，达到更加熟练的程度。UG MoldWizard运用知识的基本理念，按照注塑模具设计的一般顺序来模拟模具设计的整个过程。在此过程中，MoldWizard只需根据一个产品的三维实体造型（solid），从而建立一套产品造型参数相关的三维实体模具，还能结合运用UG软件的其他应用模块来拓展MoldWizard的功能，设计出复杂难度较高的模具。2 注塑件的设计2.1 台灯产品三维建模根据台灯模型利用UG进行实体建模，各部分三维图如

26、下： 图2-1 灯壳 图2-2 灯罩 图2-3 灯座 图2-4 台灯2.2 功能设计本设计选用灯壳零件进行注塑模模具设计。功能设计是要求塑件具有满足使用目的功能，并达到一定的技术指标。该塑件为日常用品，承受外力的几率不大，如冲击载荷、碰撞、摩擦等情况比较少，塑件工作温度为室温，这使得在材料选择时对热变形温度、脆化温度、分解温度的要求降低，同时作为日常用品生产批量应该是大批量生产，这样就必须考虑生产成本和模具寿命，在材料的选择时要综合各种因素。此外，作为家电用品，必须考虑到材料的绝缘性能，同时，塑料都会老化,作为一种光学用品,还要考虑到材料的光氧化等问题。2.3 材料选择通常，选择塑件的材料依据

27、是它所处在的工作环境及使用性能的要求，以及原材料厂家提供的材料性能数据。对于常温工作状态下的结构件来说,要考虑的主要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等.该塑件对材料的要求首先必须是透光性好、绝缘性能好、表面光泽性好,其次才是成型难易和经济性问题。因此该塑件可考虑以下几种材料：1.聚苯乙烯（PS）。密度约，收缩率在之间，流动性好，非常好的化学稳定性、热稳定性、透光性，电绝缘特性以及很微小的吸湿倾向。质地硬而脆，易开裂，耐热性低。在工业上可作仪表外壳，灯罩等；在电气方面用作良好的绝缘材料，接线盒，电池盒等；在日常用品中广泛用于包装材料，各种容器，玩具等。2.ABS。密度为

28、，收缩率在之间。有良好的机械强度、刚性好，硬度、耐冲击性、制品表面光泽好，耐磨性好，尺寸稳定性好，易于成型加工。耐热性不好。在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、电机外壳等；在汽车工业用于制造仪表板、车轮盖等；还可用作电器零件、玩具、收音机壳体等。3.聚碳酸酯（PC）。密度为，收缩率，高度的尺寸稳定性，具有特别好的抗冲击强度、光泽度以及抗污染性，透光性好。易产生应力开裂现象，流动特性较差。在电气和商业设备制作计算机原件、连接器等；器具上制作食品加工机、电冰箱抽屉等；交通运输用于制作车辆的前后灯、仪表板等。根据以上材料的性能结合塑件的材料要求，本塑件选择的材料为ABS。ABS的注塑工艺条件如下：1.

29、料筒温度：；建议温度：2.模具温度：3.注射压力：4.注射速度：中高速度2.4 结构设计要想获得合格的塑料制件，除合理选用塑件的原材料外，还必须考虑塑件的结构工艺性。只有塑件结构设计满足成型工艺要求，才能设计出合理的模具结构。在进行塑件结构工艺性设计时必须遵循以下几个原则：1）在设计塑件是，应考虑原料的成型工艺性，如流动性、收缩率等。2）在保证使用性能、物理与化学性能、电性能等的前提下，力求结构简单，壁厚均匀，使用方便。3）在设计塑件时应同时考虑其成型模具的总体结构，使模具型腔易于制造，抽芯和推出机构简单。4）当设计的塑件外观要求较高是，应先通过造型，而后逐步绘制图样。塑料制件结构工艺性的主要

30、内容包括：尺寸和精度、表面粗糙度、塑件形状、壁厚、斜度、加强肋、支承面、圆角、孔、螺纹、齿轮、嵌件、文字、符号及标记等。该塑件（图2-1）壁厚均为，作为灯壳其结构简单，同时满足了其使用性能。采用ABS作材料，其表面光泽性好，粗糙度低。该塑件本身就具有一定斜度，利于脱模，同时在各个拐角处均为圆角过渡，无尖角等情况出现。无需在孔中设计螺纹，因为常用电器零件，可在台灯装配时，利用螺钉自动攻丝即可。3 注射机的选择与校核3.1 注射机的选择3.1.1 注射机分类通用注射机按分类方式不同，有多种形式。1. 按照注射机的注射方向和模具的开合方向分类，可以分为以下三类：（1）卧式注射机：这是最常见的类型。其

31、合模部分和注射部分处于同一水平中心线上，且模具是沿水平方向打开的。其特点是：机身矮，易于操作和维修；机器重心低，安装较平稳；制品顶出后可利用重力作用自动落下，易于实现全自动操作。目前，市场上的注塑机多采用此种型式。（2）立式注射机：其合模部分和注射部分处于同一垂直中心线上，且模具是沿垂直方向打开的。因此，其占地面积较小，容易安放嵌件，装卸模具较方便，自料斗落入的物料能较均匀地进行塑化。但制品顶出后不易自动落下，必须用手取下，不易实现自动操作。立式注塑机宜用于小型注塑机，一般是在60克以下的注塑机采用较多，大、中型机不宜采用。（3）角式注射机：其注射方向和模具分界面在同一个面上，它特别适合于加工

32、中心部分不允许留有浇口痕迹的平面制品。它占地面积比卧式注塑机小，但放入模具内的嵌件容易倾斜落下。这种型式的注塑机宜用于小机。2. 按注射装置分类，可以分为以下三类：（1）螺杆式：以同一螺杆来实现成型物料的塑化和注射。虽然它的压力损失较大，但成型物料的混炼塑化均匀，没有材料滞流，构造简单，是当前应用较广泛的机型。（2）柱塞式：以加热料筒、分流梭和柱塞来实现成型物料的塑化及注射。它构造简单、适合于小型零件的成型；但材料滞流严重、压力损失大。（3）螺杆预塑化型：是双料筒形式，螺杆、料筒进行塑化，柱塞、料筒进行注射。它能使塑化均匀，计量准确，适合于精密成型；但其结构复杂，材料滞流大。3. 按照锁模装置

33、分类，可以分为以下两类：（1）直压式：以液压缸直接锁模。这种形式调整、保压都较容易；但能量消耗较大。（2）肘拐式：以连杆机构实现锁模，常与液压缸一起组合使用。它可以实现高速合模，锁模可靠，产品不易出飞边；但调整复杂，需要经常保养。3.1.2 注射机基本参数注塑机的主要参数有公称注射量,注射压力,注射速度,塑化能力,锁模力,合模装置的基本尺寸,开合模速度,空循环时间等.这些参数是设计,制造,购买和使用注塑机的主要依据。（1）公称注塑量；指在对空注射的情况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注射装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力。（2）注射压力；为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时

34、的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,我们将这种压力称为注射压力。（3）注射速率；为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。（4）塑化能力；单位时间内所能塑化的物料量.塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期。（5）锁模力；注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开。（6）合模装置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板的行程,模具最大厚度与最小厚度等.这些

35、参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围。（7）开合模速度；为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中的速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停。（8）空循环时间；在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动作的情况下,完成一次循环所需的时间。3.1.3 注射机的选择1. 根据注射量选择注射机。利用UG建模分析得（材料密度取）：单个塑件：体积，质量。两个塑件：总体积为，总质量为。流道凝料：，质量。故实际注射量：，。根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则，则 0.8VV （3-1）将数据代入公式（3-1）得：V2242. 根据锁模力选择注射机。当高

36、压塑料熔体充满模具型腔时，会产生很大的压力，使模具沿分型面涨开。该压力等于制品与浇注系统在垂直于锁模方向的分型面上的投影面积之和乘以型腔内熔体的压力。作用在这个面积上的总力，应小于注射机的额定锁模力。FF=A·P （3-2）式中 ：F注射机的锁模力（N）；A塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和；P型腔压力。查参考文献2表1-4，ABS的型腔压力P=30MPa。通过计算，灯壳分型面的投影面积为A=。将公式代入（3-2）得：FF=750。由于模具采用一模两腔，故注射机的额定锁模力F。结合以上两项计算，查参考文献3表5-1，选用国产SZ系列注射机SZ-500/2000，其主要参数如表3-

37、1。表3-1 注射机SZ-500/2000技术参数表特性内容特性内容结构类型卧拉杆内间距(mm)700×700理论注射容积（cm）525移模行程(mm)450螺杆直径(mm)52最大模具厚度(mm)450注射压(MP)153最小模具厚度(mm)280注射速率(g/s)200锁模形式(mm)双曲肘塑化能力(g/h)28定位孔直径(mm)160螺杆转速(r/min)10-160喷嘴球半径(mm)15锁模力(KN)20003.2 注射机的校核1. 最大注射量的校核为确保塑件质量，注塑模一次成型的塑件质量（包括流道凝料质量）应在公称注塑量的范围内，最大可达80%，最小不小于10%。所选注射机

38、的理论注射容积为525，实际注射量为，故 符合要求。2. 注射压力的校核模具设计时，塑件的注射压力可参考塑料的注射成型工艺性能来确定，再与注射机额定压力相比较，从而来进行注射压力的校核。本塑件材料为ABS，其注射压力在，SZ-300/160型号注射机的注射压力为。由此可见额定注射机的最大注射压力满足塑件成型的需要。3. 锁模力的校核选定注射机的额定锁模力为，模具的型腔压力为，满足要求。4. 安装部分尺寸的校核（1）喷嘴尺寸。在实际生产过程中，模具的主流道衬套始端的球面半径R2取比注射机喷嘴球面半径R1大，主流道小端直径D取比注射机喷嘴直径d大，如图3-1所示，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模

39、。图3-1 喷嘴与浇口套尺寸（2）定位圈尺寸。为了使模具主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线相重合，模具定模板上凸出的定位圈必须与注射机定模板上的定位孔呈较松动的间隙配合。（3）模具厚度。模具厚度必须满足下式： HH （3-3） 280430450 满足要求。式中：所设计的模具厚度430mm； H注塑机所允许的最小模具厚度280mm； H注塑机所允许的最大模具厚度450mm。5. 开模行程和顶出机构的校核所选注射机采用液压-机械联合作用的锁模机构，最大开模行程由连杆的最大行程决定，而不受模具厚度影响，其开模距离依据不同模具机构进行校核。本模具按照下式校核： （3-4）式中，是制品脱模距离（）；是

40、包括流道凝料在内的制品高度（）；S是注射机的最大开模行程（）。根据模具知，。故满足要求。4 成型零件的设计4.1 分型面的选择分型面是模具上用于去除塑件和（或）浇注系统冷凝料的可分离的接触表面。分型面按其位置与注射机开模运动方向的关系来分类有：分型面垂直于注射机开模运动方向，平行于开模方向，倾斜于开模方向。按分型面的形状来分类有：平面分型面，曲面分型面，阶梯分型面和斜面分型面。分型面选择设计合理与否，直接影响塑件质量、模具结构、模具使用可靠性和模具寿命等。选择设计分型面的基本原则是：分型面应选择在塑件断面轮廓最大的位置，以便顺利脱模。同时在选择设计分型面时还应考虑以下因素：1. 分型面的选择应

41、便于塑件脱模并简化模具结构，因此应尽可能是塑件在动定模分离后留在动模一侧。因注射机的脱模机构一般都在动模一侧，否则会增加脱模难度，势必使模具结构复杂化。如塑件有侧孔或侧凹，选择分型面应尽可能将侧型芯至于动模，以避免定模抽芯，并使抽拔距离尽量短。2. 分型面的选择应考虑塑件的技术要求。当塑件的表面有同轴度、平行度等要求时，应尽可能将其置于同一半模内，否则，将会由于合模误差影响塑件精度。3. 分型面应尽量选择在不影响塑件外观的位置，并使其产生的飞边易于清理和修整。由于分型面处不可避免地要在塑件上留有飞边和拼合缝的痕迹，因此分型面最好不要设在塑件光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处，以免影响塑件外观。4

42、. 分型面的选择应利于排气，为此应尽量使分型面与充模时型腔料流末端重合，以利于排气。5. 分型面的选择应便于模具零件加工。6. 分型面的选择应考虑注射机的技术参数。注射成型时所需的锁模力是与塑件在合模方向的投影面积成正比，所以选择分型面时，应尽量选择塑件在垂直合模上投影面积较小的表面，以减少锁模力。根据塑件的形状及以上分型面的选择设计因素，利用MoldWizard软件可以得到灯壳塑件的分型面，如图4-1所示。 （a）灯壳 （b）灯壳分型面图4-1 塑件与分型面选择分型面后，在MoldWizard中自动创建型芯、型腔。如图4-2所示。 （a）型腔 （b）型芯 图4-2 型腔与型芯型腔尺寸为：长3

43、90mm，宽165mm，厚度60mm。型芯尺寸为：长390mm，宽165mm，厚度25mm。4.2 型腔数目的确定注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素：（1）塑料制品精度由于分流道和浇口的制造误差，即使分流道采用平衡布置的方式，也很难将各型腔的注射工艺参数同时调整到最佳值，从而无法保证各型腔塑料制品的收缩率均匀一致。有实验表明，每增加一个型腔，成型制品尺寸精度下降5%。（2）经济性型腔越多，模具外形尺寸相对越大，与之匹配的注射机也必须增大。大型注射机价格高，运转费用也高，且动作缓慢，用于多腔注塑模未必有利。（3）成型工艺型腔数量的增多，

44、必然使分流道增长，当熔体到达型腔钱，注射压力及熔体的热量将会有较大损失。若分流道及浇口尺寸设计稍不合理，就会发生一腔或数腔注不满的情况，或即使注满。却存在诸如熔接不良或内部组织疏松等缺陷，在调高压力，又容易使其他型腔产生飞边。（4）保养和维修模具型腔数量越多，故障发生率也越高，而任何一腔出了问题，都必须立即处理，否则会破坏模具原有的压力平衡和温度平衡，甚至对注射机和模具造成永久的损害。而经常性的停机修模，又必然影响模具生产率的提高。该塑件为日常用品，属于大批量生产，同时从塑件精度考虑，故采用一模两腔较为合理。型腔布置如图4-3所示。 （a）型腔布置三维图 （b）型腔布置二维图 图4-3 型腔布

45、置4.3 型腔、型芯的结构及固定形式1. 型腔、型芯的结构设计为了便于热处理和节约优质模具钢，型腔采用整体镶块式结构；为了便于制造，型芯除整体采用镶块式外，成型零件内部的孔还采用局部镶拼结构。为了改善模具零件的制造装配工艺性，在型芯、型腔四周设计成圆角。如图4-4所示。 （a）型腔镶块结构 （b）圆镶件图4-4 镶块与小镶件结构2. 固定方式型腔、型芯均通过沉孔嵌入法进行固定，型芯中的小镶件采用台阶固定。如图4-5所示。 （a）型芯（型腔）固定方式 （b）圆镶件固定图4-5 固定方式5 模架的选择5.1 模架长宽尺寸确定在实际工作中常根据经验按以下方法选取：所选用的模架，其推杆板宽度应和开框宽

46、度（内模镶件宽度）相当，两者之差在10mm之内。本次设计中内模镶件的宽度为330mm，故推板宽度在之间；本设计内模镶件宽度较大，属于大型模具，故定模板、动模板的长、宽尺寸在内模镶件长、宽基础上加120mm，然后取模具宽度的标准值，计算得宽度尺寸为450mm。综合以上因素，选用模架的长宽尺寸分别为550mm、550mm。5.2 动模板和定模板厚度确定定模板厚度在有面板时，一般等于框深加左右；无面板时，一般等于框深加左右。定模板的厚度尽量取小些，原因有二：其一，减小主流道长度，减轻模具的排气负担，缩短成型周期；其二，前模安装在注射机上生产时，紧贴注射机定模板，无变形之后患。动模板的厚度一般等于开框

47、深度加左右。动模板厚度尽量取大些，以增加模具的强度和刚度。动、定模板的长宽和高度尺寸均标准化，设计时尽量取标准值。根据以上原则，定模板厚度为90mm，动模板厚度为80mm。因为模架是标准件，当长宽确定后，其他尺寸也相应确定了。型号和具体参数见图5-1所示。 图5-1 模架6 浇注系统的设计6.1 浇注系统概述浇注系统是指模具中塑料熔体由注射机喷嘴至型腔之间的进料通道。其作用是将塑料熔体充满型腔并将注射压力传递到型腔的各个部位，以获得组织致密、轮廓清晰、表面光洁、尺寸精确的塑件。它分为普通流道浇注系统和热流道 系统两大类型。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。如图6-1所示。

48、（1）主流道 指连接注射机喷嘴与分流道或型腔（单型腔）的进料通道。其作用是将塑料熔体引入模具，其形状、大小会直接影响塑料熔体的流速和填充时间。（2）分流道 指连接主流道和浇口的进料通道。其作用是通过流道截面及方向的变化是塑料熔体平稳地转换流向，并均衡地分配给各个型腔。（3）浇口 指连接分流道与型腔之间的一段短小的进料通道。它是浇注系统的关键部分，它起着调节熔体流速、控制保压时间、防止熔体倒流的作用。 图6-1浇注系统的组成（4）冷料穴 在模具中直接对着主流道（或分流道）的孔或槽，用以储存注射时熔体料流前锋的冷料头，防止冷料进入型腔而影响塑件的质量，或由于冷料堵塞浇口，或降低流动性而造成填充不满

49、。浇注系统设计是否合理，对注射成型过程和塑件质量都有直接影响。因此设计浇注系统时应注意以下问题： 1）应考虑成型塑料的工艺特性。 2）浇口位置、数量的设计要有利与熔体的流动，避免产生湍流、涡流、喷射等现象，有利于排气；设计时应预先分析熔接痕的位置及对塑件质量的影响。3）应尽量缩短熔体到型腔的流程，以减少压力损失。4）避免高压熔体对型芯和嵌件的冲击，以防止型芯的变形和嵌件的位移。5）尽量减少浇注系统冷凝料的产生，减少原材料的损耗。6）浇口的设置要便于冷凝料的去除，不影响塑件的外观。6.2 主流道的设计在卧式或立式注射机使用的模具中，主流道垂直于分型面，其形状和尺寸如图3-1所示。其设计要点如下：

50、（1）主流道一般设计成圆锥形，锥角一般为，流动性差的可取，便于将冷凝料从主流道拔出。(2）为保证主流道与注射机喷嘴紧密接触，防止漏料，一般主流道与喷嘴对接处做成球面凹坑，其半径，小端直径比喷嘴直径大。(3）为减少熔体充模时的压力损失和塑料损耗，应尽量缩短主流道的长度。(4）由于主流道与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触和碰撞，所以常将主流道设计成可拆卸的主流道衬套（浇口套），如图6-2所示。(5）主流道设计应尽量与模具中心重合。本次设计中，根据所选的注射机得：。由于主流道过长根据喷嘴伸进模具的最大量，在浇口套上挖出20mm的深凹坑，让喷嘴伸进模具内。具体结构和参数如图6-3所示。 图6-2浇口套

51、形式图6-3 浇口套6.3 分流道的设计在分流道设计时需考虑以下因素：（1）塑料的流动性及制品的形状。对于流动性差的塑料，分流道应尽量短，分流道拐弯时尽量采用圆弧过渡，横截面积宜取较大值，横截面积应采用圆形或“U”形。（2）型腔的数量。它决定分流道的走向、长短和大小（3）壁厚及内在外观要求。这些因素决定了浇口的位置和形式，最终决定分流道的走向和大小。（4）注射机的压力及注射速度（5）主流道及分流道的拉料和脱落方式。如果采用自动化注塑，则分流道必须确保在开模后留在后模，且容易推落。 分流道的布置按特性分有平衡布置和非平衡布置。（1）平衡布置是指熔体进入各型腔的距离相等，因为这种布置各型腔可以在相

52、同的注射工艺条件下同时充满，同时冷却，同时固化，收缩率相同，有利于保证制品的尺寸精度，所以精度要求较高的、制品有互换性要求的多腔注塑模，一般都要求采用平衡布置。（2）非平衡布置是指熔体进入各型腔的距离不相等，优点是分流道整体布置较简洁，缺点是各腔难于做到同时充满，收缩率难以达到一致，因此它常用于精度要求一般，没有互换性要求的多腔注塑模。当然分流道按排位的形状分有“O”形，“H”形，“X”形和“S”形。分流道的截面形状（图6-4）有圆形、梯形、U形、半圆形、和矩形等。其中圆形流道的效率最高，但圆形的需开设在分型面两侧，且对应两部分必须相吻合，加工较困难。最常用的是梯形和U形截面，因其加工方便，且

53、热量损失和流动阻力不大。所以在实际生产中得到广泛应用。分流道的截面尺寸可根据塑件的尺寸、塑料品种、注射速率、及分流道的长度而定。要求分流道截面尺寸应满足良好的压力传递，保证合理 图6-4 流道截面形状的填充时间，同时在分流道长度一定的情况下，要求分流道的表面积或侧面积与其截面积之比值最小。一般圆形截面的直径为。一般梯形流道的深度为截面上端宽度的，上端面得宽度根据结构而定，一般取。U形流道其深度（r为圆弧半径），脱模斜度。表6-1为一般的流道直径尺寸。表6-1 一般的流道直径尺寸树脂流道直径/mm树脂流道直径/mmABS、ASPBPOMPEPMMAPO耐冲击PMMAPSPAPVCPC本次设计采用

54、一模两腔，塑件材料为ABS，因此可采用截面为U形的平衡布置式分流道，长度为35mm，截面直径为6mm，高度为8mm。分流道的截面和参数如图6-5所示。 （a） （b）图6-5 分流道截面与参数分流道的布置情况如图6-6所示图6-6 分流道布置6.4 拉料杆的设计拉料杆的作用是开模时将流道凝料留在我们希望它留的地方。在本次设计中通过设置拉料杆除了起到拉料作用同时可以起到冷料的作用。结构如图6-7所示。（a） （b）图6-7 拉料杆结构拉料杆具体参数如图6-8所示。 图6-8 拉料杆参数6.5 浇口的设计浇口形式很多，包括侧浇口、潜伏式浇口、点浇口、直接浇口、扇形浇口、薄片浇口、爪形浇口、环形浇口、伞形浇口及二次浇口的等。下面介绍几种常见的浇口形式。侧浇口（图6-9a）又称普通浇口，熔体从侧面进入模具型腔，是浇口中最简单有常用的浇口。优点：浇口与成形品分离容易；侧浇口的分流道短；加工容易，修正容易。缺点：位置受到一定限制，浇口到型腔局部距离有时较长，压力损失大；流动性不佳的塑料容易造成充填不足或者半途固化；去除浇口麻烦，且易留下明显痕迹。潜伏式浇口（图6-9b）俗称隧道浇口，形状为