汽车灯座注塑工艺分析及模具设计说明书

西南科技大学本科生毕业论文PAGE42车灯注射模具设计摘要：根据塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，考量塑件制件尺寸。本模具采用一模两腔，点浇口转侧浇口进料，注射机采用HTF300A型号，设置排气系统，CAD和UG绘制二维总装图和3D图，选择模具合理的加工方法。附上说明书，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算等分析塑件，从而作出合理的模具设计。关键字：模具设计；CAD绘制二维图；UG绘制3D图。

DesignofinjectionmouldforautomobilelampAbstract：Accordingtotherequirementsofplasticproducts,understandthepurposeoftheplasticparts,theanalysistechnologyofplasticparts,dimensionalaccuracyandothertechnicalrequirements,considerplasticpartssize.Themouldadoptsa2cavitymould,Pointgatetogate,injectionmachineadoptsHTF300Amodel,setuptheexhaustsystem,CADandUGrendering2dassemblydrawingand3dfigure,choosemoldreasonableprocessingmethods.Attachedinstructions,usebriefwordssystem,concisediagramandcalculationandanalysisofplasticparts,soastomakeareasonablemolddesign.Keywords:Molddesign；CADdrawing2dfigure；UGrendering3dmap.

目录第1章绪论 51.1塑料模具简介 51.2塑料模具现状 51.3塑料模具发展 6第2章塑件工艺性分析 82.1塑件尺寸、重量及体积 82.2塑件结构分析 82.3塑件生产批量 102.4塑件材料分析 10第3章CAE模拟成型分析（Moldflow） 133.1拟定方案 133.2Moldflow分析前处理 133.3设定分析参数开始分析 143.4后处理（结果查看与分析） 15第4章拟定成型方案确定模具结构 194.1分型面的设计 194.2模腔数量及排布形式的确定 204.3进胶方式和进胶点的设计 204.4冷却系统的设计 214.5排气系统的设计 234.6顶出系统的确定 234.7模架的选用 244.8模具钢材的选用 244.9注塑机的选用 254.9.1注塑机简介 254.9.2注塑机基本参数 264.9.3注塑机相关参数校核 27第5章模具成型零件的设计与计算 305.1重要尺寸计算 315.2冷却管道直径尺寸计算 32第6章3D与2D模具设计及工艺编制 346.1组立图 346.2成型零件图纸 366.3工艺卡片 38总结 40致谢 41参考文献 42

第1章绪论模具是工业生产的基础工艺装备现在已经成为广大业内人士的共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等众多产品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形。因此振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视。1.1塑料模具简介塑料模具一般是说塑料加工工业和塑料成型机配套的器械。它能够使工件以完整结构以及精确尺寸的加工工具。由于塑料品种和加工方法很多，塑料注塑机和塑料产品的结构又繁简不一，所以，塑料模具的种类和结构也是有多种多样的。随着塑料工业的发展和通用与工程塑料在强度等各个方面的不断提高，塑料产品的使用范围也在不断扩大，塑料产品的使用量也正在逐步上升。塑料模具是一种生产塑料产品的工具.它是由几组零件部分组成，这个组合内有成型的模腔模芯。在注塑时，模具装夹在注塑机上，熔融塑料被注入成型模腔内，然后在腔内冷却定型，然后通过一系列的开模动作，经顶出系统将制品从模腔顶出离开模具，最后模具再闭合进行下一次注塑周期的循环，整个注塑过程是循环进行的。模具的结构虽然由于塑料品种和性能、塑料制品的形状和构架以及注射机的种类等不同而可能千变万化，但是基本结构是一致的。模具主要由浇注系统、调温系统、成型零件和结构零件组成的。其中浇注系统和成型零件是与塑料直接接触部分，并随塑料和制品而变化，是塑料模具中最复杂，变化最大，要求加工光洁度和精度最高的那部分。浇注系统是指塑料从射嘴进入型腔前的流道部分，包括主流道、冷料穴、分流道和浇口等组成。成型零件是指组成制品形状的各种零件，包括动模、定模和型腔、型芯、镶件、成型杆以及排气孔等。按照成型方法分类，可以划分出对应不同工艺要求的塑料加工模具类型，主要的有注射成型模具、挤出成型模具、吸塑成型模具、高发泡聚苯乙烯成型模具等。一般塑料模具是由动模和定模两部分组成的，动模部分安装在注射成型机的移动模板上，定模安装在注射成型机的固定模板上。在注射成型时动模与定模闭合构成浇注系统和型腔，开模时动模和定模分开以便取出塑料产品。1.2塑料模具的现状我国虽然很早就开始制造和使用塑料模具，但长期无法形成高技术含量的产业。直到10世纪年代的后期，随着科学技术的进步，国务院和国家有关部门才对发展模具工业给予了高度的重视与大力的支持，模具工业才得以驶入快速发展的轨道上来。

近年来，我国模具工业发生了非常大的变化。在我国的模具生产企业当中，数字化设备都比较齐全，模具CAD/CAE/CAM技术也已经被广泛的应用和普及，采用高速加工的先进技术的企业也逐渐的增多。模具标准间使用覆盖率和模具商品化率都已经有了很大幅度的增加。热流道技术在塑料模具行业中应用所占比重也越来越高。

注塑模具在质量和数量方面都有飞速的发展，我国最大的注塑模具单套重量己经超过50吨，最精密的注塑模具的精度己经达到2微米。塑件精度很高的小模数齿轮模具和达到高光学要求的车灯模具等也已经能自主生产，多型腔塑料模具已经能生产一模出7800件产品的注塑模，高速模具方面已能生产挤出速度达到6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。而在CAD/CAM技术得到普及的同时，

CAE技术应用也越来越广，以

CAD/CAM/CAE一体化得到发展，模具新结构、新品种、新工艺、新材料的创新成果的不断涌现，特别是在汽车、家电等领域快速发展，使得注塑模的飞速发展。就整体来说我国的塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了长足的进步，但和国民经济发展的需求、世界先进水平相比较，差距仍然很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年都需要依赖大量进口。与此同时，在总量供不应求的时候，一些低档塑料模具却供大于求，市场竞争激烈，并且还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也出现供过于求的趋势。1.3塑料模具的发展由于中国经济的高速发展对塑料模具工业的要求是越来越严苛，因此也为塑料模具工业的发展提供了巨大的市场动力。据准确数据统计，中国全年塑料模具产值达到了534亿元人民币，这已经是一个存在的事实。伴随着汽车制造业和IT制造业的飞速发展，国内模具工业也取得了巨大发展，据悉，我国模具行业中塑料模具的比重可达30%，预计在未来模具市场中，塑料模具所占模具总量的比例仍将逐步的提高，且发展速度将比其他模具快。据悉，模具工业至2000年以来以每年20%的速度快速增长，使得了模具质量档次的提高，优良的模具制造设备为模具技术水平的提升提供了有力保障。分析认为，由于进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具居多，所以，从减少进口、提高国产化比例的角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐渐增大。建筑业的快速发展，使得各种异型材挤出模具、PVC塑料管材接头模具成为模具了市场上新的经济增长点，高速公路的迅猛发展，对汽车轮胎也提出了更高使用要求，因此子午线橡胶轮胎模具，特别是活络模的发展也将高出总平均水平;以塑代木，以塑料代替金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨增;家用电器行业在“十二五”期间将有较大发展，特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大。同时，塑料模具行业结构的调整步伐在不断加快，面向市场的专业塑料模具厂家得数量与能力也在呈现较快的增长趋势。

第2章塑件工艺性分析2.1塑件尺寸、重量及体积设计题目：汽车灯座注塑工艺分析及模具设计产品三维图如图所示：图2-1产品图根据产品三维图档，在UG中分析进行测量得出如下数据：塑件最大外形尺寸：165.8×76.1×108.7(mm)产品外形并不是很大塑件材料为PP料（Polypropylene），查资料得PP料密度为0.92（g/cm塑件重量约：48g塑件体积约：53369.7mm2.2塑件结构分析根据UG对产品三维模型进行拔模分析得到如图示结果：图2-2负向拔模区域图图2-3正向拔模区域产品只存在一些零度拔模区域（箭头所指区域）因此产品不存在任何倒扣，所以无需侧向抽芯机构的设计，这样模具设计的工作量也轻松了不少，但是本产品为车灯座，不是规则的产品，为一个异形件，因此产品的分模、进胶设计和冷却设计便增加了许多难度。由于塑件为车灯座，因此内表面为要求较高的外观面，这就要求型芯料的选用要具有很高的抛光性能。由于注射制品在冷却过程中产生收缩，因此它在脱模前会紧紧的包住模具型芯或型腔中突出的部分。为了便于脱模，防止因脱模力过大拉伤制品表面，与脱模方向平行的制品内外表面应具有一定的脱模斜度。脱模斜度的大小与制品形状、壁厚及收缩率有关。斜度过小，不仅会使制品尺寸困难，而且易使制品表面损伤或破裂，斜度过大时，虽然脱模方便，但会影响制品尺寸精度，并浪费原材料。根据产品高度进行适当拔模垂直距离0.2～0.1mm即可。2.3塑件生产批量产品为车灯座大批量生产，因此最好实现自动化生产，避免使用大水口需要人工剪断浇口。2.4塑件材料分析PP料即为聚丙烯，其物理性能为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，密度只有0.90--"0.91g/cm3，是现在所有塑料材料中最轻的品种之一。它遇水特别稳定，在水中的吸水率仅为0.01%，分子量约为8万一15万。成型性能良好，但因收缩率较大(为1%~2.5%）.壁厚较厚的制品容易凹陷，对一些尺寸精度较高制件，很难于达到精度要求，制品表面光洁度好。热性能方面：聚丙烯具有优良的耐热性，制品能够在100℃以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的作用的条件下，150℃也不变形。脆化温度为-35℃，在低于-35℃会发生脆化，耐寒性不如聚乙烯。对于聚丙烯玻璃化温度的报道值有一18qC,0qC,5℃等，这也是由于人们采用不同试样，其中所含晶相与无定形相的比例不同，使分子链中无定形部分链长不同而所致的。聚丙烯的熔融温度比聚乙烯约提高40一50%，约为164一170℃,100%等规度聚丙烯熔点为176℃。力学性能方面：聚丙烯的结晶度高，结构规则，所以具有优良的力学性能。温度和加载速率对聚丙烯的韧性影响较大。聚丙烯具有优秀的抗弯曲疲劳性，其制品在常温下可弯折106次而不损坏。但是在室温和低温环境下，由于本身的分子结构规整度高，所以抵抗冲击强度较差。聚丙烯最突出的性能就是抗弯曲疲劳性，所以俗称“百折胶”。电性能方面：它具有较高的介电系数，并且随温度的上升，可以用于制作受热的电器绝缘制品。它的击穿电压也很高，适合用作电器配件等。抗电压、耐电弧性能好，但静电度高，和铜接触易老化。化学稳定性方面：聚丙烯的化学稳定性很好，除能够被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其它各种化学试剂都比较稳定，但是低分子量的脂肪烃、芳香烃和氯化烃等能使聚丙烯软化和溶胀，同时它的化学稳定性随结晶度的增加还有所增加，所以聚丙烯适合制作各种化工管道和配件，防腐蚀性能良好。耐候性方面：聚丙烯对紫外线非常敏感，通过加入氧化锌、硫代二丙酸二月桂酯、炭黑或类似的乳白填料等可以改善它的耐老化性能。特点：聚丙烯无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性都优于低压聚乙烯,可以在100℃左右使用。拥有良好的介电性能和高频绝缘性且不受湿度影响，但是在低温时变脆，不耐磨、易老化。适合制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。常见的酸、碱等有机溶剂对它几乎不起作用，可用于制作餐具。聚丙烯具有许多优异特性：1、相对密度较小，仅为0.89-0.91，是塑料材料中最轻的品种之一。2、具有良好的力学性能，除了不耐冲击性外，其他力学性能均比聚乙烯好，成型加工性能良好。3、具有较高的耐热性，连续使用温度可以达到110-120℃。4、化学性能良好，几乎是不吸水，和绝大多数化学药品都不反应。5、质地纯净，无毒性。6、电绝缘性良好。7、聚丙烯制品的透明度比高密度聚乙烯制品的透明度好。它有很多优点但也有一些缺点：1、塑件耐寒性差，低温冲击强度低。2、制品在使用过程中易受光、热和氧的作用而老化。3、着色性能不好。4、容易燃烧。5、韧性不好，静电度高，染色性、印刷性和黏合性差。对于我所设计的塑件汽车灯座来说，属于汽车领域，而PP用于汽车工业具有较强的竞争力，但因其模量和耐热性较低，冲击强度较差，因此不能直接用作汽车配件，轿车中使用的均为改性PP产品，其耐热性可由80℃提高到145℃~150℃，并能承受高温750~1000h后不老化，不龟裂。改性PP用作汽车配件具有十分广阔的开发前景。PP料的成型工艺：注塑机选用：对注塑机的选用没有特殊要求。由于PP具有高结晶性，需采用注射压力较高及可多段控制的电脑注塑机。锁模力一般按3800t/㎡来确定，注射量20%-85%即可。干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。熔化温度：PP的熔点为160-175℃，分解温度为350℃，但在注射加工时温度设定不要超过275℃。熔融段温度最好设定在240℃。模具温度：模具温度50-90℃，对于尺寸要求较高的就用高模温，型芯温度比型腔温度要低5℃以上。注射压力：使用较高注射压力（1500-1800bar）和保压压力（约为注射压力的80%）。大概在全行程的95%时转保压，需用较长的保压时间。注射速度：为减少内应力及变形，应选择高速注射，但有些等级的PP和模具不适用（出现气泡、气纹）。如刻有花纹的表面出现由浇口扩散的明暗相间条纹，则需要用低速注射和较高模温。流道和浇口：流道直径4-7mm，针形浇口长度1-1.5mm，直径可小至0.7mm。边形浇口长度越短越好，约为0.7mm，深度为壁厚的一半，宽度为壁厚的两倍，并随模腔内的熔流长度逐肯增加。模具必须有良好的排气性，排气孔深0.025mm-0.038mm，厚1.5mm。熔胶背压：可用5bar熔胶背压，色粉料的背压可适当调高。制品的后处理：为防止后结晶产生的收缩变形，制品一般需经热水浸泡处理。第3章CAE模拟成型分析（Moldflow）3.1拟定方案根据对产品的各项分析，拟定两种成型方案：图3-1方案一图方案一：一模一腔（大水口/侧浇口）图3-2方案二图方案二：一模两腔（细水口/点浇口转侧浇口）3.2Moldflow分析前处理将模型的三维图档在UG软件中进行排位布置好位置，再将流道和冷却管道的中心线绘制出来，最后将三维实体导出成stl格式用以导入Moldflow分析【所用分析为双层面网格分析，因此常用igs格式文件导入片体，但是由于该模型为异形件，存在许多异形曲面，所以用igs导入的话，由于是两个不同公司的软件所以兼容性不是很强，往往会导致面域丢失的情况无法进行网格划分，所以用stl（立体制版）格式文件输入国际公认实体制式文件就不会存在面域丢失的情况，但是会有轻微的模型偏差。】，再将曲线导出成igs格式文件。用Moldflow新建工程，然后将导出的stl格式和igs格式的导入Moldflow，先对实体进行网格划分，设定全局网格边长为2.5然后划分网格，网格划分完成后对网格进行统计查看有缺陷的网格，利用工具条中的网格修复工具对网格的修补使纵横比降下来，消除质量差的网格单元优化网格质量。网格匹配百分比也接近90%，然后对曲线指派特征，流道的归为流道，冷却水管的归为冷却水管并对其指定参数。前处理结果如图所示：图3-3前处理结果图方案一前处理略（大致一样）3.3设定分析参数开始分析设定分析序列为：冷却+填充+保压+翘曲设定分析材料为：GenericPP：GenericDefault该材料推荐工艺：模温推荐范围：20-60℃；熔体温度推荐范围：220-260℃；绝对最大熔体温度：280℃；顶出温度：101℃；最大剪切应力：0.25MPa；最大剪切速率：1000001/s.设置注射位置和冷却液入口和出口工艺设置采用默认开始分析3.4后处理（结果查看与分析）分析结束后对分析结果进行查看分析方案的可行性（只截取了一些重要的）图3-4充填时间图充填时间结果：方案二:最大充填时间1.45S图3-5充填时间图方案一：最大充填时间1.146S就充填时间来说方案一和方案二并没有什么太大的区别，都能快速充填成型充填时间表现优异，因此，对于流道参数等的设置非常成功，不管是大水口圆形流道侧浇口还是细水口U型道加点浇口转侧浇口都能很好地完成充填。图3-6剪切速率图剪切速率，体积结果：方案二：最大剪切速率138300图3-7剪切速率图方案一：最大剪切速率59621就剪切速率来说，方案二和方案一存在很大的区别，根据PP材料的特性，其所允许的最大剪切速率为1000001/s，因此方案二的最大剪切速率是超出了材料所允许的范围值得，而方案一低于材料最大值，因此方案一处于安全值内不会发生材料降解从而引起产品质量问题。但是出现剪切速率最大值得地方都位于浇口附近(因为浇口附近尺寸都较小，图中箭头所指地方)，并且方案二并没有超出材料最大值很多，所以对产品质量影响会很小。单此项来说方案一略胜一筹。总体温度结果：方案二：最大值为254℃方案一：最大值为247℃方案一二都处于材料允许值220-260℃，因此都能形成良好的产品质量。图3-8回路冷却液温度图回路冷却液温度结果：方案二：最大温差0.76℃方案一：最大温差0.46℃（图略）冷却回路用的冷却介质是水，进出水温差都很小，说明冷却充分且均匀，一般冷却回路温差为5以下才合宜，因此方案一二都能充分冷却，说明冷却回路的布置也是非常合理。达到顶出温度的时间，零件：方案二：最大时间34.52s图3-9达到顶出时间图方案一：最大时间34.88s（图略）顶出时间30几秒确实有一点长，但是方案二的最大时间集中于零件上部环形部位，在模具上可以对其上部环形处割一镶件，这样既有助于加工又有助于塑件的冷1却，因此实际的顶出时间是要分析的结果小的。所以顶出时间是可以接受的。对比方案一和方案二，从分析结果来看，方案一似乎更合理一些。但是塑件为一车灯件，生产需求量大，因此为满足大批量生产要求方案二更加适合，因为方案二用同样的时间是方案一产量的两倍，虽然方案二模具费用相较于方案一要贵1/3左右，但是生产效率是刚性需求，因此方案二更合理。并且方案一在注塑过程中模具压力中心并不在主流道中心，长期生产运作会导致模具诸多问题发生，从而也加剧了模具维护的费用，而方案二的排布方式为旋转对称式分布，这使得模具压力中心位于模具中心位置。综合各种因素，方案二是最为合理的方案,接下来便围绕此方案展开设计计算。（主要因素还是生产需求）

第4章拟定成型方案确定模具结构4.1分型面的设计产品为一异形件，所以不能采用常规的分型面设计方法。分析产品外形，产品没有任何平面可以将产品分开，但是产品底面一圈异形曲面可以作为分型面进行分模。由于是一模两腔旋转对称式排布，因此将模仁分成两个完全相同的部分，这样就可以数控加工时只编写一套代码，以便同时分开加工，以缩短加工时间节约加工成本图4-1型腔（上模仁）图图4-2下模仁图图4-3型腔镶件图图4-4型芯镶件图因为型芯若不拆镶件就会在模仁上形成一个环岛中心又有一个很高凸的胶位区域，所以这样一来就会形成一个很长的狭缝区域，产生刀具盲区，这样一来便需要EDM加工，但是EDM加工速度极慢，非常影响模具整体加工进度。如若将中心高凸区域拆成镶件分开加工，不仅加工效率得到提高而且加工难度也大幅下降，就不需要上EDM，只需要数控加工和线切割。型腔拆镶件一个原因就是模流分析时就提出的冷却功用，在一个就是拆出来方便精加工流道和浇口，也更便于型腔区域的抛光。4.2模腔数量及排布形式的确定根据模流分析结果采用的方案一模两腔，为了使流道压力平衡以及模具压力中心在主流道上，采用旋转对称分布。4.3进胶方式和进胶点的设计因为采用的是一模两腔，使用细水口模架，而不能使用大水。因为进胶点不能设在分型面上。若设在分型面上的话，一个是难以在复杂曲面上加工流道，给配模增加难度，二个是若设在分型面上，势必从产品一侧进胶充填性能势必大打折扣。因此采用细水口，将点浇口浇口设在产品中心位置，主流道下来走分流道进入点浇口，点浇口下来再转成圆形流道，最后两个侧浇口进胶。图4-5流道轴侧图流道轴侧效果图如图所示：流道具体尺寸如下图：图4-6流道图如下图所示，主流道喷嘴处入口直径φ3mm锥度5°往下22mm，主流道下设置5mm长的冷料井，再从两边U型分流道走62.45mm再加10mm冷料井，然后往下锥度2°的点浇口，浇口直径φ1.12mm，再进入直径φ5mm的圆形流道通过两个侧浇口注入型腔。4.4冷却系统的设计根据产品外形做普通的回路式的冷却回路对于本产品不合宜。因为产品为异形件，具有很深的纵深高度，且高低不是一致的，所以上模仁冷却采用走产品外形走，并做水井串联以作纵深冷却。上模仁一边冷却水路轴测图：图4-7前模水路图下模仁的冷却由于空间较小，且涉及胶位面积较少，纵深高度不高，采用一般的冷却水管道冷却。下模仁一边冷却水路轴测图：图4-8后模水路图下模仁镶块比较大，且胶位面积大，所以也要做冷却。和型腔一样，镶件也很高，所以做水井串联。图4-9型芯镶件水路图下模仁镶件一边冷却水路轴侧图如上。冷却系统中冷却管道的直径都为10mm，冷却水井的直径均为20mm。4.5排气系统的设计产品为PP料，需要良好的排气系统。模具的排气系统的好坏关系着产品的质量，不良的排气系统会导致诸多的产品质量问题，例如气泡、烧焦、短射等问题。根据模流分析是气穴的位置可知气穴均分布于产品顶部环形区域和底面分型面处区域。而产品顶部环形区域已经割出镶件，所以利用镶件的装配间隙排气即可，若效果不良，在镶件上开一圈排气槽就可以解决产品顶部环形区域的排气问题了。产品底面分型面区域的排气一部分是利用型芯大镶件的排气，还有就是利用顶针排气，如果排气效果不佳的话，也可以在分型面上铣出一些凹槽做排气。4.6顶出系统的确定根据产品的用途，产品的内表面为外观面，所以内表面不能有顶针印记，只能在产品周边寻找顶出位置。因为顶针的设计和冷却系统的排布经常会干涉，所以应格外小心，两者同步设计。由于产品底面存在一圈低矮环形的凹槽，且距离较为狭小，不方便下顶针，若顶针下在这些位置，这会产生破边是模具这些筋位处强度急剧下降，且加剧了配模的难度，因此采用顶针加推块的结构既保证了模具强度又增加了顶出力。单边顶出轴测图如下：图4-10顶出系统图4.7模架的选用随着模具行业的发展，越来越多的模架厂家也应运而生。模架可以自己制作，但是制作成本相对于专业制造厂家高很多，所以模架一般是买的标准模架，也可以向模架厂家定制非标模架。现目前国内的模架一般多用龙记（LKM，其标准类似于美标DME），出口模的话一般用DME（美标）和Hasco（欧标）以及富得巴（日本）。为了节约模具成本考虑采用龙记的标准模架。根据分模确定的两块模仁整体大小260×230×173，选择细水口模胚，其型号为DCI-4545。根据模腔最大高度132mm，设计模仁嵌入定模板116mm，拟定定模板高度180mm；型芯部分模仁最大高度123mm，设计模仁嵌入动模板56mm，拟定动模板高度140mm；并且型芯最高高低胶位差为102mm，拟定垫块高度180mm，理论可以顶出高度120mm，但是产品实际需要顶出距离80mm即可。4.8模具钢材的选用模具钢的种类繁多，钢材的选用合理不仅能是模具质量提高，还能很大程度上的节约模具成本。因为模具钢普遍较贵，所以要慎重的选用，根据产品的要求和生产批次（最重要的两个方面）等综合因素考虑。模具钢材的选用最重要的部分还是模仁料的选用，因为其涉及到成型表面，目前较为有名的模具钢厂家/供应商有龙记（中国）、ASSBA（瑞典）、大同（日本）、日立（日本）、芬可乐（美国）和布德鲁斯（德国）。各种钢材有不同的特性，适用于不同的场合和塑胶材料。该模具生产的产品为车灯，内部为外观面，又由于是车灯是需要外观面高镜面度，生产批量大需要很好的模具质量。因此模芯镶件应选用高抛光镜面模具用钢，这里拟定两种钢材，一种是需要热处理的ASSBAS136（热处理硬度48-52HRC）,另一种是无需热处理的大同NAK80（36-40HRC）。ASSBAS136适用于模温低于150℃的高抛光镜面防酸模具，大同NAK80适用于模温低于80℃的高抛光镜面模具，PP料推荐模具温度为40℃，所以两种材料都合适，然而ASSBAS136的价格接近是大同NAK80的两倍，所以出于模具成本和加工繁琐程度考虑选用大同的NAK80。其余模仁料涉及胶位都不是外观面，所以不需要高抛光性的钢材。拟采用综合性能都很好的预硬型ASSBA718H（35-40HRC）模具钢。模架模板材料重要板块采用S50C，其余非重要板块45钢，导向定位原件为标准件。4.9注塑机的选用注塑机的选用关系到产品的注塑成型可行性和产品质量，因此选择合适的塑机对于注塑成型是尤为重要的。4.9.1注塑机简介注塑机又称为注射成型机或注射机，许多工厂叫做啤机,注塑的产品叫啤件。它是将热塑性塑料、热固性料通过塑料成型模具注塑成型各种形状的塑料制品的主要成型设备。注塑机可以分为立式、卧式和立卧复合式。注塑机一般由注射系统、合模系统、润滑系统、液压传动系统、加热及冷却系统、安全监测系统、电气控制系统等组成。注塑机的工作原理和打针的注射器一样，它是将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料借助螺杆（或柱塞）的推力注射入闭合好的模腔内，经过一定时间固化定型后得到制品的工艺过程。注射成型是循环的过程，每个周期主要包括有：定量加料—熔融塑化—施压注射—充模冷却—启模取件。取出产品后又再闭合，进行下一个循环操作。注塑机操作项目：注塑机操作项目有控制键盘操作、液压系统操作和电器控制系统操作三个方面。分别进行注射过程动作、加料动作、注射压力、注射速度、顶出型式的选择，料筒各段温度监控，注射压力和背压压力调节等工作。塑料工业迅速发展的今天，注塑机不管是在数量上还是在品种上都占有重要地位，其生产总数占整个塑料成型设备的20%--30%，是目前塑料机械中增长最快，生产数量最多的机种之一。中国生产注塑机的厂家比较多，据不完全统计已经超过了2000家。注塑机的结构形式有立式和卧式两种。按生产制品可分为普通型和精密型注塑机。4.9.2注塑机基本参数拟定选用的注塑机为国产海天（HTF）注塑机，具体型号参数如下表：表4-1注塑机表HTFXSpecification2HTF300XABC螺孔直径mm606570L/D21.72018.6理论容量cm3727853989射出量ｇ662776900射出速度mm/s238279324塑料化能力g/s31.136.542.3射出压力MPa213182157螺旋回转数r/min0～160锁模力KN3000锁模行程mm600格林柱间隔mm600×600最大板厚mm660最小板厚mm250顶出行程mm160顶出力KN62顶出根数13最大泵压力MPa16马达输出功率KW30加热器输出功率KW17.25续表4-1机械外形尺寸m6.3×2.0×2.4机械重量ｔ11贮料器容量kg50料筒体积L580这里选用A型HTF300A4.9.3注塑机相关参数校核注射量的校核：M塑所选注塑机的额定注射量M额根据PP料的密度0.92g/cm3，在三维软件中对产品和浇注系统设定密度测量得到产品和浇注系统的质量和所以满足注射量的要求。射出压力的校核：P实所选注塑机的额定射出压力P额实际该产品注塑成型需要的注塑压力通过CAE（Moldflow）分析可得最大所需注塑压力P实所以满足注射压力要求。锁模力的校核：P锁所选注塑机的额定锁模力P锁实际该产品注塑成型需要的注塑压力通过CAE（Moldflow）分析可得最大所需锁模力P锁所以满足锁模力要求。格林柱间距和容模厚度的校核：格林柱的间距和容模厚度关系到容模尺寸的大小，若塑机选用不当将导致模具装不上注塑机，这是绝对不允许的犯的低级错误，因此设计人员应格外注意。所选注塑机的格林柱间距为：600×600mm容模厚度区间：250～660mm设计模具的最大整体外形尺寸为：550×450×636（636为闭合高度）所以满足装模要求。顶出行程校核：L实所选注塑机的额定顶出行程L额设计所需顶出行程L实所以满足顶出行程要求。锁模行程校核：H实所选注塑机的额定锁模行程H额图4-11模架示意图模具完全开模后的状态即为上图下半区域H实其中A=8B=L+20~30=155C=280H所以满足锁模行程（开模行程）要求。其余校核略。

第5章模具成型零件的设计与计算5.1重要尺寸计算成型零件工作尺寸计算时要考虑制品的尺寸公差，所成型塑料的收缩率，溢料飞边厚度，塑料制品脱模，模具制造的加工条件及和大道的水平因素，采用平均尺寸，平均收缩率，平均制造公差和平均磨损量。图5-1塑件示意图查表得PP料的收缩率为S=1.6%，取模具的制造公差δZ塑件尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，且需计算尺寸均不受模具活动部分影响的尺寸，按MT5级精度查询尺寸公差表[10]。轴类尺寸：型芯径向尺寸计算公式：Bm-型芯高度尺寸计算公式：Hm-其中BS和H为塑件收缩率：1.6%为塑件公差δz为模具制造公差：x为工作尺寸的制造与使用修正系数，这里取值3Bm1塑件尺寸尺寸公差（MT5级精度查询）为：所以BmBm2塑件尺寸尺寸公差（MT5级精度查询）为：所以BmBm3塑件尺寸尺寸公差（MT5级精度查询）为：所以BmBmHm5塑件尺寸尺寸公差（MT5级精度查询）为：所以Hm中心距类尺寸：计算公式：CmCm1塑件尺寸尺寸公差（MT5级精度查询）为：所以CmCm2塑件尺寸尺寸公差（MT5级精度查询）为：所以CmCm3塑件尺寸尺寸公差（MT5级精度查询）为：所以CmCm4塑件尺寸尺寸公差（MT5级精度查询）为：所以Cm型腔侧壁壁厚S按下面公式计算：式5-4式中L——型腔长度（mm）a——型腔深度（mm）b——型腔宽度（mm）c——L/a决定的常数——L/b决定的常数E——型腔材料的弹性模量，MPa，E=2.06×MPa——型腔许用变形量，=0.03mmP——型腔内单位平均压力，p=30MPa代入公式中得：=13mm，实际尺寸大于该尺寸，设计合理。其壁厚按下面公式计算式5-5代入公式中得：=5mm，实际尺寸大于该尺寸，设计合理。5.2冷却管道直径尺寸计算设定平均工作温度为80℃，用20℃常温水作为模具冷却介质，出口温度为40℃，产量为0.26kg/min。查表得PP的热导率为0.423kJ/(m▪h▪℃)。单位质量的塑料熔体在凝固时所放出的热量：kJ/kg式中，是塑料的比热容[kJ/(kg▪℃)]，是塑料熔体的初始温度（℃），是塑件在推出时的温度（℃），h是结晶型塑料的熔化质量焓（KJ/kg）；式中，qv是冷却水体积流量（），W是单位时间（每分钟）内注入模具中的塑料熔体质量（kg/min），是冷却水的密度（），是水的比热容[kJ/(kg▪℃)]，是冷却水出口温度（℃），是冷却水入口温度（℃）[10]。由体积流量V查表可知所需的冷却水管直径d=10㎜。

第6章3D与2D模具设计及工艺编制6.1组立图图6-1装配图模具的组立图如上图所示（注：为使图纸较为清晰标注已隐藏）模具组成零件较多，因此分为4个视图表达，并且为使图纸清晰好标数未采用刨面线绘制截面。另附零件图和流道图应付上参数。采用的是细水口模架，其工作方式如下图所示：图6-2开模示意图其开模方式为：PL1为第一次开模，由于零件2尼龙开闭器的巨大摩檫力使得板块Ⅲ和板块Ⅳ不能先开模，而是板块Ⅲ和板块Ⅱ先开模，开模将产品与浇口通过零件3拉料杆的作用拉住料头自动剪断拉出浇口料，并通过零件1限位拉杆（本设计用的是限位拉板，作用是一致的，因为模具空间有限无法在内部设置限位拉杆，因此采用外置式的纤维拉板）的作用自开分开A距离（A距离需大于浇注系统长度以便自动脱落或机械手夹持）。PL2为第二次开模，由于零件1限位拉杆的作用板块Ⅲ和板块Ⅱ无法继续拉开，便使得板块Ⅱ和板块Ⅰ开始开模，并将浇注系统与注塑机的喷嘴处的料拉断分离，再通过零件1限位拉杆的作用限位，使得板块Ⅱ和板块Ⅰ只能分开B距离（该距离一般5～10mm即可，只是为了拉断与喷嘴的连接）。PL3为第三次开模，PL1和PL2都已完成开模动作，此时便又由零件1限位拉杆拉住板块Ⅲ，强大开模力使得板块Ⅲ和板块Ⅳ挣脱零件2尼龙开闭器的摩擦力开始开模，开模距离C（C距离应能使产品顶出后能自动掉落而不至于卡在模具上或方便机械手夹持塑件）。至此所有开模动作完成。6.2成型零件图纸图6-3后模仁图上图为后模仁图图6-4前模仁图上图为前模仁图图6-5定模板图上图为定模板图6.3工艺卡片表6-1工艺卡表塑料成型工艺卡片资料编号1车间1共1页第1页零件名称车灯座材料牌号PP设备型号海天HTF300A装配图号AD-1材料定额每模件数2零件图号AD-1-PD1单件重量48g工装号零件草图材料干燥设备温度/℃