畢業(yè)設(shè)計---多用工作燈后蓋模具設(shè)計

1、<p>　　學 士 學 位 論 文</p><p>　　THESIS OF BACHELOR</p><p>　?。?008—2012年）</p><p>　　題 目 多用工作燈后蓋模具設(shè)計 </p><p>　　學 科 部： 理工學科部 </p

2、><p>　　專 業(yè)： 材料成型及控制工程（模具） </p><p>　　班 級： 082班 </p><p>　　學 號： </p><p>　　學生姓名： <

3、/p><p>　　指導教師： </p><p>　　起訖日期： 2011.12.19—2012.5.15 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要······

4、83;····································&

5、#183;·························Ⅰ</p><p>　　Abstract ·····&#

6、183;····································

7、·······················Ⅱ</p><p>　　引言·········&#

8、183;····································

9、························1</p><p>　　第一章 塑件成型工藝性分析······&#

10、183;····································

11、·····1</p><p>　　1.1 塑件的分析··························

12、·····························1</p><p>　　1.2 ABS的性能分析·

13、83;····································&

14、#183;············2</p><p>　　1.3 ABS的注射成型過程及工藝參數(shù)················

15、83;····················3</p><p>　　擬定模具的結(jié)構(gòu)形式··········

16、3;····································&#

17、183;4</p><p>　　2.1　分型面位置的確定······························

18、···················4</p><p>　　2.2　型腔數(shù)量和排列方式的確定···········

19、······························5</p><p>　　2.3　注射機型號的確定

20、3;····································&#

21、183;···········5</p><p>　　2.4　注射機相關(guān)參數(shù)的校核··················

22、3;··························6</p><p>　　澆注系統(tǒng)的設(shè)計·····&

23、#183;····································

24、;··········6</p><p>　　3.1　主流道的設(shè)計·····················

25、;································7</p><p>　　3.2

26、　分流道的設(shè)計···································

27、83;·················7</p><p>　　3.3　冷料穴設(shè)計·············

28、3;····································&#

29、183;····8</p><p>　　3.4　澆口···························

30、··································8</p><

31、;p>　　3.5　校核主流道的剪切速率·································

32、············9</p><p>　　3.6　排氣系統(tǒng)設(shè)計···················

33、··································10</p>&l

34、t;p>　　模架的確定··································&#

35、183;·····················10</p><p>　　4.1　各模板尺寸的確定·········

36、;····································

37、83;···11</p><p>　　4.2　面積安裝部分尺寸校核··························

38、3;··················11</p><p>　　注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計·············

39、;····································

40、83;11</p><p>　　5.1　導向機構(gòu)的設(shè)計······························&

41、#183;····················11</p><p>　　5.2　導柱、導套之間配合及固定·········

42、································11</p><p>　　5.3

43、　導套設(shè)計及校核···································&#

44、183;···············12</p><p>　　5.4　脫模推出機構(gòu)的設(shè)計··············

45、3;································12</p><p>　　成

46、型零部件的設(shè)計及計算···································

47、·········14</p><p>　　6.1　型腔、型芯的設(shè)計·····················

48、83;···························14</p><p>　　6.2　型腔和型芯的計算···

49、····································

50、3;·········14</p><p>　　冷卻系統(tǒng)的設(shè)計······················

51、······························16</p><p>　　7.1　模具冷卻系統(tǒng)介紹

52、83;····································&

53、#183;···········16</p><p>　　7.2 冷卻管道直徑計算··················

54、83;······························16</p><p>　　注射模具材料選擇

55、3;····································&#

56、183;············17</p><p>　　總裝圖和零件圖的繪制··················&

57、#183;···························18</p><p>　　致謝····&#

58、183;····································

59、·····························18</p><p>　　參考文獻···

60、;····································

61、83;··························18</p><p>　　多用工作燈后蓋注射模具設(shè)計</p><p>&l

62、t;b>　　摘要</b></p><p>　　注射模是塑料工業(yè)中應用最廣，類型最多，結(jié)構(gòu)最復雜的一種塑料模，已被廣泛應用于各領(lǐng)域。本文主要從模具設(shè)計的各個方面著手，包括材料與成型方法、澆注系統(tǒng)設(shè)計、型腔壓力的估算、導向與定位機構(gòu)設(shè)計、脫模機構(gòu)設(shè)計、模具加熱和冷卻系統(tǒng)的計算、模具型腔型芯尺寸的確定等，闡明注塑模具設(shè)計的過程及模具設(shè)計過程中的一些相關(guān)問題，并借助于CAD、UG軟件設(shè)計一多用工作燈后蓋

63、模具,使設(shè)計過程更加明了形象，最后利用Moldflow軟件對塑件的澆口設(shè)計、填充性能、收縮率、注射工藝、成型時間、氣穴和熔接痕等進行成型性能分析，得到最佳的澆口位置、推薦工藝參數(shù)、注射和保壓時間、氣穴和熔接痕的預防等優(yōu)化信息。</p><p>　　關(guān)鍵詞：注射模具；成形設(shè)計；模具結(jié)構(gòu)； Moldflow分析。</p><p>　　Injection Mould Design of Mult

64、i-purpose Light Cover</p><p>　　Student majoring in Material forming and control engineering Tutor：luohuayun </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Injection mold is a plast

65、ic mold, its application is the broadest in plastics industry , having most kinds of types, and the structure of it is the most complicated in plastic mold. Now, Injection mold has been applied to every field broadly. Th

66、is essay will expound the procedure of Injection mold, and pay attention to problem about it in proceeding from all aspects , such as material and method, annotating system design, estimating cavity pressure, the mould h

67、eats and the cooling system calcula</p><p>　　Key words: Injection mould , Mould design, Mold construction Moldflow analy.</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展和市場的全球化

68、，提高產(chǎn)品生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本已成為企業(yè)競爭和生存發(fā)展的關(guān)鍵。目前世界上80%的工程塑料制品采用注射成型加工。因此，注塑模具的設(shè)計周期短、交貨期短、質(zhì)量好、價格低直接成為相關(guān)企業(yè)競爭力的關(guān)鍵因素。而隨著塑料制品應用的日益廣泛和產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，對塑料件的外觀、結(jié)構(gòu)、性能及模具制造等各方面都提出了更高的要求。塑料注射成型工藝的最大特點是能夠復制出所需的任意數(shù)量的能直接使用或者稍作處理即可使用的制品，適宜較大批量生產(chǎn)。<

69、;/p><p>　　采用先進的模具CAD/CAE/CAM軟件已成為設(shè)計與制造模具的新手段。此外，使用 moldflow可以進行塑料流動分析、發(fā)現(xiàn)潛在問題和優(yōu)化澆口位置，這種前期模擬減少了在模具制造中費錢費時的返工，而且用戶可以使用UG中的制造工具，利用CAD數(shù)據(jù)自動生成加工信息。</p><p>　　第一章 塑件成型工藝性分析</p><p>　　1.1 塑件的

70、分析</p><p>　?。?）外形尺寸 　該塑件屬于殼體類的燈蓋，壁厚為2mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔體流程不太長，適合于注射成型，塑件圖如下。</p><p>　　圖1-1 多用工作燈后蓋</p><p>　?。?）精度等級 每個尺寸的公差不一樣，有的屬于一般精度，有的屬于高精度，就按實際公差進行計算。</p><p>　?。?）脫模

71、斜度 根據(jù)產(chǎn)品的外型，結(jié)合產(chǎn)品的工作條件、工藝特點，為提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和表面質(zhì)量，脫模斜度設(shè)置為2°。</p><p>　　1.2 　ABS的性能分析</p><p>　　ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強度、熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性；丁二烯具有堅韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強度。這三種組分的各自特性，使ABS具有

72、良好的綜合力學性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化學腐蝕性及表面硬度，丁二烯使ABS堅韌，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。從形態(tài)上看，ABS是非結(jié)晶性材料。三種單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個是苯乙烯-丙烯腈的連續(xù)相，另一個是聚丁二烯橡膠分散相。ABS材料具有超強的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強度。</p><p>　　ABS無毒、無味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤

73、。密度為1.02～1.08g/cm3。ABS有極好的抗沖擊強度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機械強度、硬度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性及電氣性能。水、無機鹽、堿、酸類對ABS幾乎無影響，在酮、醛、酯、氯化烴中會溶解或形成乳濁液，不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化學藥品的侵蝕會引起應力開裂。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成形加工，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。

74、其缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70℃左右，熱變形溫度約為93℃左右。耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。</p><p>　?。?）ABS塑料的使用性能</p><p>　　由于ABS塑料具有良好的綜合性能并易于成型，所以在機械、電器、輕工、汽車、飛機、造船、以及日用品等工業(yè)中得到較廣泛的應用，如電機外殼、電話機殼、汽車儀表盤、儀表殼、把手、管道、電池槽及電視機、收錄機、洗衣機、計算

75、機外殼等。</p><p>　?。?）ABS塑料的成型性能</p><p>　　ABS塑料成型性好。它的流動性較好，成型收縮率小；ABS塑料比熱容較低，在料筒中塑化效率高，在模具中凝固也較快，模塑周期短。但ABS吸水性大，成型前必須充分干燥，表面要求光澤的制品應進行較長時間的干燥。模具設(shè)計時，要注意選擇澆注系統(tǒng)進料口位置、形式。頂出力過大或機械加工時塑件表面呈現(xiàn)“白色”痕跡，此時將塑件加熱

76、即可消除，脫模斜度2°以下。</p><p>　　（3） ABS的主要性能指標 </p><p>　　1.3 　ABS的注射成型過程及工藝參數(shù)</p><p>　　1、注塑成型原理 </p><p>　　注塑成型又稱注射成型，是熱塑性塑件生產(chǎn)的一種重要方法，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用注射成型方法生產(chǎn)塑件。注塑不僅用于熱塑性

77、塑料的成型，而且還可應用于熱固性塑料的成型。注射成型原理：將塑料顆粒定量地加入到注塑機的料筒內(nèi)，通過料筒的傳熱，以及螺桿轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的剪切摩擦作用使塑料逐步熔化呈流動狀態(tài)，然后在柱塞或螺桿的擠壓下，熔融塑料以高壓和較快的速度通過噴嘴注入到溫度較低的閉合模具的型腔中。由于模具的冷卻作用，使模腔內(nèi)的熔融塑料逐漸凝固并定型，最后開模取出塑件。上述過程大致可歸納為：加料—塑料熔融—注射—冷卻定型—塑件脫模。</p><p>

78、;<b>　　2、注射成型過程</b></p><p>　　（1）成型前的準備。對ABS的色澤、粒度和均勻度等進行檢驗，由于ABS吸水性較大，成型前進行充分的干燥。</p><p>　?。?）注射過程。塑料在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔成型，其過程可分為充模、壓實、保壓、倒流和冷卻五個階段。</p><p&

79、gt;　?。?）塑件的后處理。處理的介質(zhì)為空氣和水，處理溫度為60～750c，處理時間為16～20s。</p><p><b>　　3、注射工藝參數(shù)</b></p><p>　?。?）注射機：螺桿式，螺桿轉(zhuǎn)速為30r/min。</p><p>　?。?）料筒溫度（0c）：后段150～170；中段165～180；前段180～200；</p&

80、gt;<p>　?。?）噴嘴溫度（0c）：170～180。</p><p>　?。?）模具溫度（0c）：50～80。</p><p>　?。?）注射壓力（MP)：60～100。</p><p>　?。?）成型時間（s）：30（注射時間取1.6，冷卻時間20.4，輔助時間8）</p><p><b>　　擬定模具的結(jié)構(gòu)形

81、式</b></p><p>　　2.1　分型面位置的確定</p><p>　　結(jié)合零件的使用要求，應保證其外表面的注塑質(zhì)量，零件的內(nèi)表面應留在動模一側(cè)，開模的時候，零件的外表面應與定模分離，所以零件的分型面應設(shè)置在沿零件的外表面上，并根據(jù)流道等條件進行設(shè)置。</p><p>　　分開模具能取出塑件的面，稱作分型面。分型面的方向盡量采用與注塑機開模垂直的方

82、向，形狀有平面，斜面，曲面。即滿足分型面取在最大輪廓處又滿足以下要求：</p><p>　?。?）分型面一般不取在裝飾外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處；</p><p>　　（2）分型面的選擇應保證尺寸精度；</p><p>　?。?）將同心度要求高的同心部分放于分型面的同一側(cè)，以保證同心度；</p><p>　?。?）分型面的選擇有利于模具零件的加工

83、；</p><p>　　（5）分型面作為主要排氣面時，分型面設(shè)于料流的末端；</p><p>　?。?）分型面的選擇應便于脫模及簡化模具結(jié)構(gòu),盡可能使塑件留在動模；</p><p>　　（7）分型面應盡可能選在不影響外觀的部位,并使其產(chǎn)生的溢料邊易于消除或修整；</p><p>　?。?）分型面應考慮注射機的技術(shù)規(guī)則。</p>

84、<p>　　根據(jù)上述分型面選擇原則，在此我們將如下圖所示位置作為分型面：</p><p>　　圖2-1 分型面的選擇</p><p>　　2.2　型腔數(shù)量和排列方式的確定</p><p>　?。?）型腔數(shù)量的確定</p><p>　　小型塑件常采用多型腔注射模，型腔數(shù)目原則上不超過4個。根據(jù)注射機的最大注射量，由公式n≤(0.8G-

85、W2)/W1，其中：G為注射機允許最大注射量, W2為澆注系統(tǒng)凝料質(zhì)量，W1為單個塑件的質(zhì)量，則n≤(0.8×125-0.2×25.970×2×1.05)/27.268,即 n≤3.3。本設(shè)計中的塑件為大批量生產(chǎn)，基于經(jīng)濟性和生產(chǎn)效率等因素，則模具的型腔數(shù)目確定為2。</p><p>　?。?）型腔排列方式的確定</p><p>　　采用平衡對稱排列

86、方式布置型腔（如下圖），平衡性好，加工容易，此方法使用也較廣泛。</p><p>　　圖2-2 型腔數(shù)量的排列布置</p><p>　?。?）模具結(jié)構(gòu)形式的確定 </p><p>　　從上面的分析可知，本模具設(shè)計為一模兩腔，對稱直線排列，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形狀，推出機構(gòu)擬采用推桿推出的形式。澆注系統(tǒng)設(shè)計時，流道采用對稱平衡式，澆口采用側(cè)澆口。由上綜合分析可確定選用帶推桿

87、的單分型面注射模。</p><p>　　2.3　注射機型號的確定</p><p>　　由材料的性能特點，可以知道ABS的密度為1.05g/cm3，由UG 6.0可以算出零件的體積和質(zhì)量。則可得零件的體積為：V塑=25.970cm3，零件質(zhì)量為：M塑=1.05g/cm 3× 25.970cm3= 27.268g。</p><p>　　本次模具設(shè)計采用臥式注射

88、機，其結(jié)構(gòu)特點是：注射裝置與定模座板在同一側(cè)，頂出機構(gòu)及動模座板在同一側(cè)，互為橫臥一線排列，注射裝置以螺桿推動，進行液壓鎖模。機體較低，容易操作及加料，塑件脫出模具后可自動落下，故可實現(xiàn)自動操作。由于臥式注塑機重心較低，安裝穩(wěn)定，是目前應用最多的注塑機。</p><p>　　注塑機的選擇是根據(jù)塑料制品的體積或質(zhì)量等參數(shù)來確定的。因此，在選擇注塑機之前要對型腔內(nèi)塑料的體積和質(zhì)量進行估算。由前面塑件分析已知單個塑件體

89、積：V塑=25.970cm3，零件質(zhì)量為：M塑= 27.268g，澆注系統(tǒng)凝料可按經(jīng)驗取V=0.2V塑，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積為V總=V塑（1+0.2）×2=62.328cm3，根據(jù)塑件的上述參數(shù)及設(shè)計手冊，則有：V總/0.8=77.91cm3，選擇XS–ZY–125型臥式注射機，主要參數(shù)：螺桿直徑42mm，公稱注射量125cm3，注射壓力150MPa，注射行程160mm，注射時間1.8s，鎖模力900KN，最大成

90、型面積360cm2，模板最大行程300mm，模具最大厚度300mm，模具最小厚度200mm，拉桿間距260mm×360mm。</p><p>　　2.4　注射機相關(guān)參數(shù)的校核</p><p>　?。?）注射壓力校核 查表4-1可知，ABS所需注射壓力為100～13 0MP,這里取p0=100MP,該注射機的公稱注射壓力為p公=150MP,注射壓力安全系數(shù)k1=1.25～1.4

91、,這里取k1=1.3,則：k1p0=1.3×100=130MP＜p公，所以注射機注射壓力合格。</p><p><b>　?。?）鎖模力校核</b></p><p>　　1）塑件在分型面上的投影面積A塑=80×52+60×10×2+π×102-π×（6.5/2）2=5640.84mm2</p>

92、<p>　　2）澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A澆，即流道凝料在分型面上的投影面積，可以按照多型腔模的統(tǒng)計分析來確定。A澆是每個塑件在分型面上的投影面積A塑的0.2～0.5倍。由于本例流道設(shè)計簡單，分流道相對較短，因此流道凝料投影面積可以適當取小一些。這里取A澆=0.2A塑</p><p>　　3）塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總的投影面積A總=n(A塑+A澆)=2×1.2A塑=2.4×5

93、640.84=13538mm2</p><p>　　4）模具型腔內(nèi)的脹型力F脹=A總P模=13538×35=473.83KN,式中，P模是型腔的平均計算壓力值。P模是模具型腔內(nèi)的壓力，通常取注射壓力的20%～40%，大致范圍為30～60MP，對于粘度較大的精度較高的塑料制品應取較大值。ABS屬中等粘度塑料及有精度要求的塑件，故P模取35MP。由上面可得該注射機的公稱鎖模力F鎖=900KN，鎖模力安全系數(shù)

94、為 k2=1.1～1.2,這里取k2=1.2，則k2F脹=1.2×473.83=568.6＜F鎖，所以注射機鎖模力合格。</p><p>　　第三章　澆注系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　澆注系統(tǒng)是塑料熔體自注射機的噴嘴射出后到進入模具型腔以前所流經(jīng)的一段路程的總稱。澆注系統(tǒng)分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)，這里我們采用的是普通澆注系統(tǒng)，澆注系統(tǒng)是由主流道、分流道、澆口，冷料穴等組

95、成。</p><p>　　3.1　主流道的設(shè)計</p><p>　　主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴注射出的熔體導入分流道或型腔中。此模具為一模兩件，且主流道直接開在模具中心線上。主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。主流道通常設(shè)計成圓錐形，其錐角2～4度，對流動性較差的塑料可取3～6度，以便于凝料從主流道中拔出。澆口套內(nèi)壁表面粗糙度應加

96、工到Ra0.8μm，拋光時沿軸向進行。為防止主流道與噴嘴處溢料，主流道對接處應緊密對接，主流道對接處應制成半球形凹坑,凹坑深為3～5mm。</p><p><b>　?。?）主流道尺寸</b></p><p>　　主流道的長度：在保證塑料良好成型的前提下，主流道L應盡量短，否則將增多流道凝料，且增加壓力損失，使塑料降溫過多而影響注射成型。通常主流道長度由模板厚度確定，

97、一般取L≤60mm，本次設(shè)計中取58.5mm進行設(shè)計。</p><p>　　主流道襯套始端凹坑球面半徑SR0=SR+(1～2)mm，式中SR為注射機噴嘴球頭半徑,這里取SR0=12+1mm=13mm。</p><p>　　主流道小端直徑D=r+(0.5～1)mm，式中r為注射機噴嘴孔直徑,則D=4+(0.5～1)=4.5～5mm,取D=4.5。</p><p>　　

98、主流道大端直徑D′=D+2L主tan(α/2)=4.5+2×58.5×tan20≈8mm ，式中α=40 。為減小料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力，主流道大端呈圓角過渡，其圓角半徑r=1～3mm。</p><p>　?。?）主流道的凝料體積：V主=（π/3）L主(R主2+r主2+R主r主)= （3.14/3）×58.5×（42+2.252+4×2.25）=1.841cm3&l

99、t;/p><p>　?。?）主流道當量半徑Rn=(2.25+4)/2=3.125mm</p><p>　?。?）主流道澆口套的形式 </p><p>　　由于主流道要與高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復接觸，所以在注射模中，主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的澆口套，便于用優(yōu)質(zhì)鋼材加工和熱處理，設(shè)計中常采用碳素工具鋼（T8A或T10A），熱處理淬火表面硬度為50～55HRC。當

100、澆口套與塑料的接觸面積很大時，受到模腔內(nèi)塑料熔體的反壓增大，易于從模具中推出，須設(shè)計定位或緊固裝置。主流道為直接與注射機的噴嘴連接的部分。主流道截面形狀有圓形、梯形、U形、六角形等。這里采用的是圓形，整體為圓錐形，錐度為2°～ 4°，這里取4°，如下圖所示。</p><p>　　圖3-1 主流道澆口套的結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　3.2　分流道的設(shè)計<

101、/p><p>　　分流道是主流道與澆口之間的通道，分流道的截面有圓形、梯形、U形、半圓形等，其中以梯形和U形截面分流道綜合性能最好。這里我們采用梯形分流道，第一分流道與第二分流道連接處設(shè)置冷料穴，有利于塑料的流動和填充，防止塑料流動時產(chǎn)生反壓力消耗動能，這樣有利于保證塑件的多次成型質(zhì)量。分流道表面也要求光滑，表面粗糙度通常取Ra1.6um。另外，其脫模斜度一般在50～100之間，這里取脫模斜度為80。</p&g

102、t;<p>　　分流道的截面尺寸應按塑料制品的體積、制品形狀和壁厚、塑料品種、注射速率、分流道長度等因素確定。在本次設(shè)計中，由于塑件體積較小，而且壁厚也較小，材料流動性較好，綜合以上因素考慮，單邊分流道長度L分取35mm。分流道的當量直徑：因為該塑件的質(zhì)量M塑=1.05g/cm3×25.970cm3=27.268g＜200g,所以流道的當量直徑D=0.2654=0.2654××≈3.5mm。&

103、lt;/p><p>　　分流道的截面尺寸: 設(shè)梯形的下底寬度為x,底面圓角的半徑為1mm ,設(shè)置梯形的高h=3.5mm，則該梯形的截面積為A分=（x+x+2×3.5×tan80)h/2=(x+3.5tan80)×3.5 ,再根據(jù)該面積與當量直徑為3.5的圓面積相等，可得：（x+3.5tan80)×3.5=πD分2/4=3.14×3.52/4，即可得x≈2mm,則梯形的

104、上底約為3mm，如下圖。則分流道截面積A分=（2+3）×3.5/2=8.75mm2,凝料體積V分=A分×L分=70×8.75≈0.612cm3。</p><p>　　圖3-2 分流道截面形狀</p><p>　　校核分流道剪切速率:</p><p>　?。?）確定注射時間 ，查表4-8，可取t=1.6s。</p><

105、p>　?。?）計算分流道體積流量：q分===16.61cm3/s。</p><p>　?。?）剪切速率：γ分===3.26×103s-1。</p><p>　　該分流道的剪切速率處于分流道的最佳剪切速率5×102～5×103之間,所以分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。</p><p><b>　　3.3　冷料穴設(shè)計</b

106、></p><p>　　冷料穴的作用是貯存因兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料以及熔體流動的前鋒冷料，以防止熔體冷料進入型腔，冷料穴設(shè)計在主流道的末端和第一分流道的末端。</p><p><b>　　3.4　澆口</b></p><p>　　澆口是連接流道與型腔之間的一段細短通道，是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，起著調(diào)節(jié)控制料流速度、補料時間及防止倒流等作用

107、。澆口是熔體直接進入型腔的通道，它的位置，尺寸，形狀，直接左右塑件的內(nèi)在質(zhì)量與外觀，也影響成型周期的長短。一般來說，小澆口優(yōu)點較多，應用較廣泛。</p><p>　　注射模的澆口結(jié)構(gòu)形式較多，在這里我們主要比較一下側(cè)澆口和點澆口。</p><p>　　側(cè)澆口：又稱邊緣澆口，通常開設(shè)在模具分型面上，從制品邊緣進料，開口位置選擇性大，去除澆口方便，但壓力損失大，易產(chǎn)生熔接痕、縮孔及氣孔等。&l

108、t;/p><p>　　點澆口：又稱針澆口、菱形澆口，其優(yōu)點是去除澆口后，制品上留下的痕跡不明顯，開模后可自動拉斷，成型時可減少熔接痕，但需要使用三板式模具。</p><p>　　在選擇澆口之前，我們先利用Moldflow模流分析軟件進行塑件澆口位置選擇分析，得到如下結(jié)果，如圖3-3所示：</p><p><b>　　圖3-3</b></p&g

109、t;<p>　　根據(jù)分析結(jié)果我們可以發(fā)現(xiàn)，最適合做澆口的位置主要在零件的中心部分，但是出于模具機構(gòu)要求（內(nèi)側(cè)抽芯）及塑件幾何形狀考慮，我們采用一模兩腔的設(shè)計，并選擇零件側(cè)面低端邊緣作為側(cè)澆口。</p><p>　?。?）側(cè)澆口尺寸的確定。</p><p>　　1）計算側(cè)澆口的深度。根據(jù)表4-10，可得側(cè)澆口的深度h計算公式為h=nt=0.7×2=1.4mm 式中

110、t是塑件壁厚，這里t=2mm；n是塑料成型系數(shù)，對于ABS，其成形系數(shù)n=0.7。</p><p>　　2）計算側(cè)澆口的寬度。根據(jù)表4-10，可得側(cè)澆口的寬度的計算公式為B===2.8cm≈3cm,式中A是凹模的內(nèi)表面積。</p><p>　　3）計算側(cè)澆口的長度。根據(jù)表4-10，可得側(cè)澆口的長度L澆一般選用0.7～2.5mm，這里取L澆=2.5mm。</p><p&g

111、t;　?。?）側(cè)澆口剪切速率的校核</p><p>　　1）計算澆口的當量半徑。由面積相等可得πR澆2=Bh</p><p>　　2）校核澆口的剪切速率：確定注射時間t=1.6s；</p><p>　　計算澆口的體積流量：q澆===16.23cm3/s；</p><p>　　計算澆口的剪切速率：γ澆====1.1×104s-1，該矩

112、形側(cè)澆口的剪切速率處于澆口的最佳剪切速率5×103～5×104s-1之間，故澆口的剪切速率合格。</p><p>　　3.5　校核主流道的剪切速率</p><p>　?。?）計算主流道的體積流量</p><p>　　q主===33.99cm3/s</p><p>　?。?）　計算主流道的剪切速率</p>&l

113、t;p>　　γ主===1.17×103s-1</p><p>　　該主流道的剪切速率處于主流道的最佳剪切速率5×102～5×103s-1之間，故主流道的剪切速率合格。</p><p>　　3.6　排氣系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　排氣是注射模設(shè)計中不可忽略的問題,在注射成型中,若模具排氣不良,型腔內(nèi)氣體受壓會產(chǎn)生不小的背壓,阻止塑

114、料熔體正常快速地填充,同時氣體壓縮所產(chǎn)生的熱量可能使塑料燃燒。在充模速度大,溫度高,物料黏度低，注射壓力大和塑件過厚的情況下,氣體在一定的壓縮程度下會滲入塑件內(nèi)部,造成氣孔,組織疏松等缺陷。</p><p>　　本設(shè)計的排氣方式利用以下幾種形式:</p><p><b>　?。?）分型面排氣；</b></p><p>　?。?）拉料桿配合間隙排

115、氣；</p><p>　　（3）頂桿和復位桿運動間隙排氣。</p><p>　　本設(shè)計中的分型面,零件間隙以及頂桿都可以進行有效的排氣,故不需要另外設(shè)計排氣槽排氣。</p><p><b>　　第四章　模架的確定</b></p><p>　　標準塑料模具模架可由專門廠家制造，大多數(shù)塑料模具廠家樂于使用標準模架，以縮短生產(chǎn)

116、時間、降低生產(chǎn)成本，集中精力來搞好模具結(jié)構(gòu)設(shè)計和型腔、型芯的設(shè)計與加工。</p><p>　　在模具設(shè)計時，設(shè)計人員根據(jù)塑件的尺寸、形狀、型腔的布置、冷卻系統(tǒng)的布置及所選模具的結(jié)構(gòu)等方案，參考模架生產(chǎn)廠家提供的產(chǎn)品目錄，來選擇合適形式和尺寸系列的標準塑料模具模架和相應的標準零件。</p><p>　　注塑模標準模架共有兩個國家標準：一是適用于模板尺寸B×L≤500×90

117、0mm的《塑料注塑模中小型模架及技術(shù)條件》（GB/T 12556-1990）；二是適用于模板尺寸B×L為630×630mm～1250×2000mm的《大型塑料注射模架》（GB/T 12555-1990）。</p><p>　　4.1　各模板尺寸的確定</p><p>　?。?）A板尺寸。A板是定模型腔板，塑件高度為28mm,又考慮在模板上還要開設(shè)冷卻水道，還需

118、留出足夠的距離，故A板厚度取40mm。 </p><p>　　（2）B板尺寸。B板是型芯固定板，按模架標準板厚取32mm。</p><p>　?。?）墊板厚度按模架標準取30mm。</p><p>　?。?） C板（墊塊）尺寸。墊塊=推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度+（5～10）mm=21+20+15+（5～10）mm=61～66mm,初步選定C板厚度為7

119、0mm。</p><p>　　本次模具的設(shè)計采用側(cè)澆口，冷流道，模架的大小是由模型的大小來確定的，模型的大小是72×80mm，根據(jù)上述計算以及經(jīng)驗數(shù)據(jù)和模架庫的選擇，再加上抽芯機構(gòu)的擺放位置，選取模架大小為200×350mm。為了配合注塑機大多數(shù)采用工字模，所以模架的型式采用A1型，具體型號：A1-200×350×233 （GB/T 12556-1990），如下圖所示。&l

120、t;/p><p>　　圖4-1 所選A1型模架結(jié)構(gòu)</p><p>　　4.2　面積安裝部分尺寸校核</p><p><b>　　（1）模具厚度</b></p><p>　　根據(jù)初步設(shè)計，模具高度H（233mm）大于許用最小厚度為200mm且小于最大厚度300mm,故滿足要求,模具厚度合格。</p><p

121、>　?。?）模具長度與寬度</p><p>　　模具的長×寬×高應滿足可以放入注射機的拉桿之中,最大模具允許長360mm，寬260mm(滿足其一即可).由于所用模具長寬滿足要求,所以模具長寬合格。</p><p><b>　?。?）開模行程校核</b></p><p>　　注塑機的開模行程應滿足下式：</p>

122、;<p>　　Smax=300mm≥H1+H2+(5～10)mm=21+28+(5～10)mm=54～59mm </p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　H1——塑件脫模所需的推出距離（mm）；</p><p>　　H2——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度（mm）；</p><p&

123、gt;　　Smax——注射機移動板最大行程（mm）。</p><p><b>　　故注塑機符合要求。</b></p><p>　　第五章　注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括：分型面的選擇、模具型腔數(shù)目的確定和型腔的排列方式、澆口位置設(shè)置、模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、抽芯機構(gòu)的設(shè)計及推出機構(gòu)的設(shè)計等內(nèi)容。</p>

124、;<p>　　5.1　導向機構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　導向機構(gòu)主要用于保證動模和定模兩大部分或模內(nèi)其它零件之間的準確對合，起定位和導向作用。絕大部分導向機構(gòu)由導柱和導套組成，稱之為導柱導向機構(gòu)，本次設(shè)計選用的是導柱導向機構(gòu)。</p><p>　　5.2　導柱、導套之間配合及固定</p><p>　　導柱導套配合，橫向靠緊密配合，縱向靠階梯孔臺階固定

125、形式。</p><p>　　導柱與導套孔采用H7/f7的間隙配合，導柱、導套與安裝孔之間采用H7/k6的過渡配合。為了使推桿在推出過程中不會受到太多的彎曲負載，本次設(shè)計共采用了4根導柱。</p><p><b>　　計算及校核:</b></p><p>　　導柱的設(shè)計原則一般可歸納為以下幾條：</p><p>　?。?）

126、導柱的直徑由模具大小而定，表面要耐磨而且芯部要堅韌，因此導柱的材料一般采用低碳鋼滲碳淬火或用碳素工具鋼表面淬火，此次設(shè)計采用碳素工具鋼T8A進行滲碳淬火處理，硬度達50-55HRC；</p><p>　?。?）導柱的長度通常應高出型芯端面6～8mm，以防止導柱未導正時型芯先進入型腔與其碰撞而損壞，本次設(shè)計中動定模之間的導柱長度為68mm，滿足要求；</p><p>　?。?）導柱的配合部分

127、的表面粗糙度為0.8μm；</p><p>　?。?）導柱直徑尺寸按模具模板外形尺寸確定，導柱的直徑在12～63mm之間，按經(jīng)驗其直徑d和模板寬度B之比為d/B=0.06～0.1,圓整后選標準值。模具長×寬為350mm×200mm。取d=0.1×200=20mm。</p><p>　　5.3　導套設(shè)計及校核</p><p>　　導套的設(shè)

128、計與導柱十分相似，我們選用國家標準件，帶頭導套（GB4169.3-84）和直導套（GB4169.2-84），導套材料也為T8A，淬火后硬度為50～55HRC。</p><p>　　5.4　脫模推出機構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　注射成型后，使塑件從型芯或型腔上脫出的機構(gòu)稱為脫模機構(gòu)，即我們常說的推出機構(gòu)或頂出機構(gòu)，推出機構(gòu)的動作方向與模具的開模方向是一致的。脫模機構(gòu)的設(shè)計原則主要有三點：（

129、1）保證塑件不因頂出而變形損壞及影響外觀，這是對脫模機構(gòu)最基本的要求。（2）為使推出機構(gòu)簡單、可靠，開模時應使塑件留于動模，以利用注射機移動部分的頂桿或液壓缸的活塞推出塑件。（3）推出機構(gòu)運動要準確、靈活、可靠，無卡死與干涉現(xiàn)象。機構(gòu)本身應有足夠的剛度、強度和耐磨性。</p><p>　　對于推出機構(gòu)的設(shè)計可以從脫模力的計算開始，而脫模機構(gòu)的確定也是必不可少的。本設(shè)計采用一次脫模(斜推桿推出)機構(gòu)。</p&

130、gt;<p><b>　　（1）脫模力的計算</b></p><p>　　本塑件視為矩形環(huán)斷面， ∵λ=（a+b)/πt=(76+68)/(3.14×2)=22.9</p><p>　　∴λ>10, 塑件為薄壁制件。由于塑件為薄壁制件,則制件所需脫模力為：F= + 0.1A </p><p>　　

131、式中：F—脫模力(N)；</p><p>　　t—制品壁厚，2mm；</p><p>　　E—塑料彈性模量，1800Mpa；</p><p>　　S—塑料成型的平均收縮率（%）,0.55%；</p><p>　　L—制品對型芯的包緊長度，21mm；</p><p>　　µ—塑料泊松比，0.33；</p&

132、gt;<p><b>　　—脫模角度，2º；</b></p><p>　　f—摩擦系數(shù)，0.45；</p><p>　　A—塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積，mm2。</p><p>　　∵A=5640.84mm2 ，K2 =1+fsincos=1.016</p><p>　　∴F= +

133、 0.1A =2.59KN</p><p>　?。?）校核推出機構(gòu)作用在塑件上的單位壓應力</p><p>　　推出面積A=3×π×32+15×20=384.8mm2</p><p>　　推出應力σ===8.1MP＜53MP</p><p><b>　　所以合格。</b></p>

134、<p>　?。?）推出零件尺寸確定及校核</p><p>　　由于采用的是一次推出脫模機構(gòu)，故可以從推桿脫模、推板脫模、推管脫模等幾種常見的結(jié)構(gòu)中選擇?？紤]到塑件形狀尺寸，本設(shè)計選用推桿加斜推桿脫模機構(gòu)，還需設(shè)置復位裝置，即復位桿。</p><p>　　推桿直徑的確定及校核：</p><p>　　選取推桿作為脫模元件。推桿直徑計算： F為總脫模力，n是

135、桿件數(shù)量，每根桿件所受到的壓力P為P=F/n ，需滿足臨界載荷條件P≤Pmax</p><p>　　∵模具上使用的桿件在最大允許載荷時，其壓桿受臨界載荷仍能恢復彈性形變的公式為 Pmax = </p><p>　　圓形桿件截面慣性矩為I= </p><p><b>　　∴桿件直徑為d≥</b></p><p>　　為

136、了保險加安全系數(shù)K（K≈1.4～1.8）,則d=K；</p><p>　　式中：d—桿件直徑，mm；μ—與桿件約束條件有關(guān)的系數(shù)；模具上的推件桿是一端固定另一端不固定的，取μ=0.7；L—桿件長，129mm；E—桿件材料的彈性模量，Mpa；材料為T8A，即E=2.1×105Mpa 。</p><p>　　則推桿直徑（mm）的公式為d=K﹝64Fμ2L2/nπ3E﹞¼ =

137、5.2mm，查表整取d=6mm。 </p><p>　　推桿外周距型芯應留有不小于0.2～0.5mm距離，以免推桿觸及型芯，另外當推桿孔磨損時，有更換較大截面推桿的余地，推桿的前端原則上應高出型腔表面0.1～0.2mm以免塑件上留有推桿突起痕跡，推桿與推桿孔之間的雙邊間隙，應能保證不溢料而又能排氣，取不大于0.3～0.4mm,推桿與推桿孔之間的配合采用H9/f9。復位桿用于使推桿及頂出板復位，模

138、板與復位桿配合的孔的極限偏差取H7/f9，復位桿直徑取15mm。</p><p>　　第六章　成型零部件的設(shè)計及計算</p><p>　　成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計主要保證塑件質(zhì)量要求的前提下，從便于加工、裝配、使用、維修等角度考慮。</p><p>　　6.1　型腔、型芯的設(shè)計</p><p>　　根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)，我們知道本設(shè)計的燈蓋若采用組合式型

139、腔易于在塑件上留下拼接縫痕跡，因此設(shè)計成整體式型腔更合理，使成型面盡可能多的放置在同一方向上，以減少塑件上的拼接縫痕跡，同時還應合理選擇分型面的部位和方向以及配合性質(zhì)，使拼接緊密。此外，還應盡可能使分型面方向與塑件脫模方向垂直，以免影響塑件脫模。</p><p>　　型芯是用于成型塑件內(nèi)表面的零部件，有時又稱成型桿。與型腔相似，型芯也可以分為組合式和整體式，本設(shè)計根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)，我們采用鑲拼式。 </p&g

140、t;<p>　　6.2　型腔和型芯的計算</p><p>　　成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑料制品部分的尺寸，型腔和型芯的徑向尺寸（包括矩形和異形零件的長和寬），型腔和型芯的深度尺寸，中心距等。在一般情況下，模具制造公差、磨損和成型收縮率是影響塑料制品公差的主要因素，因此，計算成型零件時就根據(jù)以上三項因素進行計算。</p><p>　　成型零部件工作尺寸計算方

141、法有平均值法和公差帶法。這里按平均收縮率計算成型零件工作尺寸，按塑件精度要求，塑件外表面公差等級為一般精度MT3，內(nèi)表面公差等級為未注公差等級MT5，按照塑件和模具的相互精度原則可知，模具相應制造精度等級為IT7級。</p><p>　　在計算之前，對塑件各向主要尺寸進行統(tǒng)計：</p><p>　　（1）徑向尺寸（型腔成型，mm）：、、、、；</p><p>　?。?/p>

142、2）徑向尺寸（型芯成型，mm）：、、；</p><p>　?。?）深度尺寸（型腔成型，mm）：、；</p><p>　?。?）深度尺寸 (型芯成型,mm）：</p><p>　　（5）孔尺寸（mm）：</p><p>　　1、型腔的尺寸計算（按平均值法）</p><p>　　式中:Scp―塑件的平均收縮率，查表1-2可

143、得ABS的收縮率為0.3%～0.8%，所以其平　　　　　　　　　　均收縮率為Scp==0.55%</p><p>　　LM―塑件長度平均尺寸，mm</p><p>　　HM―塑件深度平均尺寸，mm</p><p>　　CM―中心距長度平均尺寸，mm</p><p>　　Δ―塑件上相應尺寸的公差</p><p>　　δz

144、—塑件上相應尺寸制造公差，對于中小型塑件取δz=Δ/6。</p><p>　　x1、x2是系數(shù)，查表4-15可知x一般在0.5-0.8之間，此處取 x1=x2=0.6。</p><p>　?。?）凹模徑向尺寸的計算（LM）：</p><p>　　塑件的相應尺寸為：、、；</p><p>　　計算公式為： ，則：</p><

145、p><b>　　==</b></p><p><b>　　==</b></p><p><b>　　==</b></p><p>　　換算后的尺寸為：，，R；</p><p>　　（2）凹模深度尺寸的計算（HM）：</p><p>　　塑件的相應尺

146、寸為：、；</p><p><b>　　計算公式為：，則：</b></p><p><b>　　==</b></p><p>　　= = </p><p>　　換算后的尺寸為：， ；</p><p>　　2、型芯的尺寸計算 （按平均值法）

147、</p><p>　　（1）型芯徑向尺寸（lM）:</p><p>　　塑件的相應尺寸為：、、、R；</p><p><b>　　計算公式為：，則：</b></p><p><b>　　==</b></p><p><b>　　==</b></p&

148、gt;<p><b>　　==</b></p><p><b>　　==</b></p><p>　　換算后的尺寸為：，，，；</p><p>　　（2）型芯高度尺寸的計算：</p><p>　　塑件的相應尺寸為：，；</p><p><b>　　計算

149、公式為：，則：</b></p><p><b>　　== ==</b></p><p>　　換算后的尺寸為：，；</p><p><b>　　冷卻系統(tǒng)的設(shè)計</b></p><p>　　7.1　模具冷卻系統(tǒng)介紹</p><p>　　在模具成型中，模具的溫度直接影響

150、到塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。塑料模冷卻裝置結(jié)構(gòu)形式取決于塑料制品的形狀、尺寸、模具的結(jié)構(gòu)、澆口位置、型芯型腔內(nèi)溫度分布情況等。對于不同的塑料，其性能及成型工藝有所不同。</p><p>　　常用的模具冷卻形式有：直流和直流循環(huán)式、循環(huán)式、噴流式、隔板式、壓縮空氣冷卻式、間接冷卻、局部冷卻。</p><p>　　本次設(shè)計所選用的塑件其材料是ABS塑料，屬中等粘度材料，它具有優(yōu)良的加工性能。比熱容

151、較低，在模具中凝固較快，模塑周期短，制件尺寸穩(wěn)定性好，對于模溫的要求低，其成型溫度及模具溫度分別為200ºс和50～80ºс。所以，模具溫度初步選定為50ºс，用常溫水對模具進行冷卻。</p><p>　　7.2 冷卻管道直徑計算</p><p>　　模具的冷卻主要采用循環(huán)水冷卻方式。這里我們選用22ºс的常溫水作為冷卻介質(zhì)，取出口溫度為25

152、86;с。</p><p>　　（1）單位時間內(nèi)注入模具中的塑料熔體的總質(zhì)量W:</p><p>　　塑料制品的體積：V=V主+V分+nV塑=1.841+0.612+2×25.970=54.393cm3</p><p>　　塑料熔體的總質(zhì)量:m=54.393cm3×1.05g/cm3=0.0571kg，塑件壁厚為2mm,可以查表4-34的t冷=9

153、.3s,取注射時間t注=1.8s,脫模時間t脫=8s,則注射周期：t=t冷+t注+t脫=19.1s,由此的每小時注射次數(shù)：N=3600/19.1=188次。單位時間內(nèi)注入模具中塑料熔體的總質(zhì)量：W=Nm=188×0.0571kg/h=10.73kg/h。</p><p>　?。?）確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時所發(fā)出的熱量QS，查表4-35直接可知ABS的單位熱流量QS的值的范圍在（310～400）KJ/k

154、g之間，故可取370KJ/kg。</p><p>　?。?）計算冷卻水的體積流量qv：</p><p>　　qv=WQS /60ρc(θ1-θ2)=0.00527m3/min　　 </p><p>　　式中： qv—冷卻介質(zhì)的體積流量，m3/min；</p><p>　　ρ—冷卻介質(zhì)水的密度,kg/m3；</p><p&g

155、t;　　W—單位時間內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量，kg/h；</p><p>　　QS—單位質(zhì)量的塑料在凝固時放出的熱量,KJ/kg；</p><p>　　θ1—冷卻介質(zhì)出水口溫度, ºс；</p><p>　　θ2—冷卻介質(zhì)進水口溫度,ºс。</p><p>　　由計算結(jié)果再查表4—30，可取冷卻水道直徑d=8mm。</

156、p><p>　?。?）計算冷卻水在管道內(nèi)的流速υ:</p><p>　　υ=4qv/60πd2 =1.747m/s 　 　</p><p>　?。?）計算冷卻管道孔壁與水交界面之間的膜傳熱系數(shù)h：</p><p>　　因為平均水溫為23.5，查表4-31，取f=6.7,則有：</p><p>　　h=

157、4.187f(ρυ)0.8/d0.2=2.89×104KJ/(m2· h·ºс)　　　　</p><p>　　（6）計算冷卻管道總傳熱面積：</p><p>　　A=WQS/hΔθ= 0.00518m2 　</p><p>　?。?）計算模具上應開設(shè)的冷卻管道的總長度：</p><p>　　L

158、=A/πd= 206mm</p><p>　?。?）冷卻管道的根數(shù)：設(shè)每條水路的長度為100mm, 則冷卻管道的根數(shù)為二根 。 </p><p>　　第八章　注射模具材料選擇</p><p>　　成型零件的材料選擇的要求如下：</p><p>　?。?）機械加工性能良好，要選用易于切削，且在加工后能得到較高精度零件的