多用工作灯后盖模具设计毕业设计说明书

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1、 密级： 科学技术学院NANCHANG UNIVERSITY COLLEGE OFSCIENCE AND TECHNOLOGY 学 士 学 位 论 文 THESIS OF BACHELOR（20082012年）题 目 多用工作灯后盖模具设计 学 科 部： 理工学科部 专 业： 材料成型及控制工程（模具） 班 级： 082班 学 号： 7013308091 学生姓名： 朱 盛 羿 指导教师： 罗 华 云 起讫日期： 2011.12.192012.5.15 目录摘要Abstract 引言1第一章 塑件成型工艺性分析11.1 塑件的分析11.2 ABS的性能分析21.3 ABS的注射成型过程及工艺参

2、数3第2章 拟定模具的结构形式42.1分型面位置的确定42.2型腔数量和排列方式的确定52.3注射机型号的确定52.4注射机相关参数的校核6第3章 浇注系统的设计63.1主流道的设计73.2分流道的设计73.3冷料穴设计83.4浇口83.5校核主流道的剪切速率93.6排气系统设计10第4章 模架的确定104.1各模板尺寸的确定114.2面积安装部分尺寸校核11第5章 注射模的结构设计115.1导向机构的设计115.2导柱、导套之间配合及固定115.3导套设计及校核125.4脱模推出机构的设计12第6章 成型零部件的设计及计算146.1型腔、型芯的设计146.2型腔和型芯的计算14第7章 冷却系

3、统的设计167.1模具冷却系统介绍167.2 冷却管道直径计算16第8章 注射模具材料选择17第9章 总装图和零件图的绘制18致谢18参考文献18 多用工作灯后盖注射模具设计专业：材料成型及控制工程 学号：7013308091 学生姓名：朱盛羿 指导老师：罗华云摘要注射模是塑料工业中应用最广，类型最多，结构最复杂的一种塑料模，已被广泛应用于各领域。本文主要从模具设计的各个方面着手，包括材料与成型方法、浇注系统设计、型腔压力的估算、导向与定位机构设计、脱模机构设计、模具加热和冷却系统的计算、模具型腔型芯尺寸的确定等，阐明注塑模具设计的过程及模具设计过程中的一些相关问题，并借助于CAD、UG软件设

4、计一多用工作灯后盖模具,使设计过程更加明了形象，最后利用Moldflow软件对塑件的浇口设计、填充性能、收缩率、注射工艺、成型时间、气穴和熔接痕等进行成型性能分析，得到最佳的浇口位置、推荐工艺参数、注射和保压时间、气穴和熔接痕的预防等优化信息。关键词：注射模具；成形设计；模具结构； Moldflow分析。Injection Mould Design of Multi-purpose Light CoverStudent majoring in Material forming and control engineering Tutor：luohuayun Abstract Injection

5、mold is a plastic 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. This essay will expound the procedure of Injection mold, and pay at

6、tention to problem about it in proceeding from all aspects , such as material and method, annotating system design, estimating cavity pressure, the mould heats and the cooling system calculation , designing the mould closure altitude, demoulding with the organization fixing position and calculating

7、the high of it . It will design a injection mold for a thimble with CAD and UG software , making it Clearly to understand and think of. Lastly, with Moldflow software the forming capability is analyzed to the position of moulding runner, pack performance, shrinking rate, inject craft, shaping time,

8、air pocket , the weld mark and so on. The optimize information about best runner position, recommend the craft parameter, inject and hold press time, air pocket and the prevention of weld mark etc. are getted.Key words: Injection mould , Mould design, Mold construction Moldflow analy.21引言随着经济的飞速发展和市

9、场的全球化，提高产品生产率、提高产品质量、降低成本已成为企业竞争和生存发展的关键。目前世界上80%的工程塑料制品采用注射成型加工。因此，注塑模具的设计周期短、交货期短、质量好、价格低直接成为相关企业竞争力的关键因素。而随着塑料制品应用的日益广泛和产品更新换代速度的加快，对塑料件的外观、结构、性能及模具制造等各方面都提出了更高的要求。塑料注射成型工艺的最大特点是能够复制出所需的任意数量的能直接使用或者稍作处理即可使用的制品，适宜较大批量生产。采用先进的模具CAD/CAE/CAM软件已成为设计与制造模具的新手段。此外，使用 moldflow可以进行塑料流动分析、发现潜在问题和优化浇口位置，这种前期

10、模拟减少了在模具制造中费钱费时的返工，而且用户可以使用UG中的制造工具，利用CAD数据自动生成加工信息。第一章 塑件成型工艺性分析1.1 塑件的分析（1）外形尺寸 该塑件属于壳体类的灯盖，壁厚为2mm，塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不太长，适合于注射成型，塑件图如下。图1-1 多用工作灯后盖（2）精度等级 每个尺寸的公差不一样，有的属于一般精度，有的属于高精度，就按实际公差进行计算。（3）脱模斜度 根据产品的外型，结合产品的工作条件、工艺特点，为提高产品的生产效率和表面质量，脱模斜度设置为2。1.2 ABS的性能分析 ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。每种单体都具有不同特性：丙烯腈有

11、高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。这三种组分的各自特性，使ABS具有良好的综合力学性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。从形态上看，ABS是非结晶性材料。三种单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。ABS无毒、无味、呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽。密度为1.021.08g/cm3。ABS有极好的抗冲击强度，且在低温下也不

12、迅速下降。有良好的机械强度、硬度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性及电气性能。水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎无影响，在酮、醛、酯、氯化烃中会溶解或形成乳浊液，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塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成形加工，经过调色可配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70左右，热变形温度约为93左右。耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。（1）ABS塑料的使用性能 由于ABS塑料具有良好的综合性能并易于成型，所以在机械、电器、轻工、汽车、飞机、造船、以及日用品等工业中

13、得到较广泛的应用，如电机外壳、电话机壳、汽车仪表盘、仪表壳、把手、管道、电池槽及电视机、收录机、洗衣机、计算机外壳等。（2）ABS塑料的成型性能 ABS塑料成型性好。它的流动性较好，成型收缩率小；ABS塑料比热容较低，在料筒中塑化效率高，在模具中凝固也较快，模塑周期短。但ABS吸水性大，成型前必须充分干燥，表面要求光泽的制品应进行较长时间的干燥。模具设计时，要注意选择浇注系统进料口位置、形式。顶出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色”痕迹，此时将塑件加热即可消除，脱模斜度2以下。（3） ABS的主要性能指标 密度/gcm-31.021.08屈服强度/MP50比体积/cm3g-10.860.98

14、拉伸强度/MP38吸水率(%)0.20.4拉伸弹性模量/MP1.4103熔点/0c130160拉弯强度/MP80计算收缩率(%)0.40.7抗压强度/MP53比热容/J(kg0c)-11470弯曲弹性模量/MP1.41031.3 ABS的注射成型过程及工艺参数1、注塑成型原理 注塑成型又称注射成型，是热塑性塑件生产的一种重要方法，几乎所有的热塑性塑料都可以用注射成型方法生产塑件。注塑不仅用于热塑性塑料的成型，而且还可应用于热固性塑料的成型。注射成型原理：将塑料颗粒定量地加入到注塑机的料筒内，通过料筒的传热，以及螺杆转动时产生的剪切摩擦作用使塑料逐步熔化呈流动状态，然后在柱塞或螺杆的挤压下，熔融

15、塑料以高压和较快的速度通过喷嘴注入到温度较低的闭合模具的型腔中。由于模具的冷却作用，使模腔内的熔融塑料逐渐凝固并定型，最后开模取出塑件。上述过程大致可归纳为：加料塑料熔融注射冷却定型塑件脱模。2、注射成型过程（1）成型前的准备。对ABS的色泽、粒度和均匀度等进行检验，由于ABS吸水性较大，成型前进行充分的干燥。（2）注射过程。塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。（3）塑件的后处理。处理的介质为空气和水，处理温度为60750c，处理时间为1620s。3、注射工艺参数（1）注射机：螺杆式，螺杆转速为30

16、r/min。（2）料筒温度（0c）：后段150170；中段165180；前段180200；（3）喷嘴温度（0c）：170180。（4）模具温度（0c）：5080。（5）注射压力（MP)：60100。（6）成型时间（s）：30（注射时间取1.6，冷却时间20.4，辅助时间8）第2章 拟定模具的结构形式2.1分型面位置的确定 结合零件的使用要求，应保证其外表面的注塑质量，零件的内表面应留在动模一侧，开模的时候，零件的外表面应与定模分离，所以零件的分型面应设置在沿零件的外表面上，并根据流道等条件进行设置。分开模具能取出塑件的面，称作分型面。分型面的方向尽量采用与注塑机开模垂直的方向，形状有平面，斜面

17、，曲面。即满足分型面取在最大轮廓处又满足以下要求：（1）分型面一般不取在装饰外表面或带圆弧的转角处；（2）分型面的选择应保证尺寸精度；（3）将同心度要求高的同心部分放于分型面的同一侧，以保证同心度；（4）分型面的选择有利于模具零件的加工；（5）分型面作为主要排气面时，分型面设于料流的末端；（6）分型面的选择应便于脱模及简化模具结构,尽可能使塑件留在动模；（7）分型面应尽可能选在不影响外观的部位,并使其产生的溢料边易于消除或修整；（8）分型面应考虑注射机的技术规则。根据上述分型面选择原则，在此我们将如下图所示位置作为分型面：图2-1 分型面的选择2.2型腔数量和排列方式的确定（1）型腔数量的确定

18、小型塑件常采用多型腔注射模，型腔数目原则上不超过4个。根据注射机的最大注射量，由公式n(0.8G-W2)/W1，其中：G为注射机允许最大注射量, W2为浇注系统凝料质量，W1为单个塑件的质量，则n(0.8125-0.225.97021.05)/27.268,即 n3.3。本设计中的塑件为大批量生产，基于经济性和生产效率等因素，则模具的型腔数目确定为2。（2）型腔排列方式的确定采用平衡对称排列方式布置型腔（如下图），平衡性好，加工容易，此方法使用也较广泛。图2-2 型腔数量的排列布置（3）模具结构形式的确定 从上面的分析可知，本模具设计为一模两腔，对称直线排列，根据塑件结构形状，推出机构拟采用推

19、杆推出的形式。浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用侧浇口。由上综合分析可确定选用带推杆的单分型面注射模。2.3注射机型号的确定 由材料的性能特点，可以知道ABS的密度为1.05g/cm3，由UG 6.0可以算出零件的体积和质量。则可得零件的体积为：V塑=25.970cm3，零件质量为：M塑=1.05g/cm 3 25.970cm3= 27.268g。本次模具设计采用卧式注射机，其结构特点是：注射装置与定模座板在同一侧，顶出机构及动模座板在同一侧，互为横卧一线排列，注射装置以螺杆推动，进行液压锁模。机体较低，容易操作及加料，塑件脱出模具后可自动落下，故可实现自动操作。由于卧式注塑机重心较

20、低，安装稳定，是目前应用最多的注塑机。注塑机的选择是根据塑料制品的体积或质量等参数来确定的。因此，在选择注塑机之前要对型腔内塑料的体积和质量进行估算。由前面塑件分析已知单个塑件体积：V塑=25.970cm3，零件质量为：M塑= 27.268g，浇注系统凝料可按经验取V=0.2V塑，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为V总=V塑（1+0.2）2=62.328cm3，根据塑件的上述参数及设计手册，则有：V总/0.8=77.91cm3，选择XSZY125型卧式注射机，主要参数：螺杆直径42mm，公称注射量125cm3，注射压力150MPa，注射行程160mm，注射时间1.8s，锁模力900KN，最大

21、成型面积360cm2，模板最大行程300mm，模具最大厚度300mm，模具最小厚度200mm，拉杆间距260mm360mm。2.4注射机相关参数的校核（1）注射压力校核 查表4-1可知，ABS所需注射压力为10013 0MP,这里取p0=100MP,该注射机的公称注射压力为p公=150MP,注射压力安全系数k1=1.251.4,这里取k1=1.3,则：k1p0=1.3100=130MPp公，所以注射机注射压力合格。（2）锁模力校核1）塑件在分型面上的投影面积A塑=8052+60102+102-（6.5/2）2=5640.84mm22）浇注系统在分型面上的投影面积A浇，即流道凝料在分型面上的投影

22、面积，可以按照多型腔模的统计分析来确定。A浇是每个塑件在分型面上的投影面积A塑的0.20.5倍。由于本例流道设计简单，分流道相对较短，因此流道凝料投影面积可以适当取小一些。这里取A浇=0.2A塑3）塑件和浇注系统在分型面上的总的投影面积A总=n(A塑+A浇)=21.2A塑=2.45640.84=13538mm2 4）模具型腔内的胀型力F胀=A总P模=1353835=473.83KN,式中，P模是型腔的平均计算压力值。P模是模具型腔内的压力，通常取注射压力的20%40%，大致范围为3060MP，对于粘度较大的精度较高的塑料制品应取较大值。ABS属中等粘度塑料及有精度要求的塑件，故P模取35MP。

23、由上面可得该注射机的公称锁模力F锁=900KN，锁模力安全系数为 k2=1.11.2,这里取k2=1.2，则k2F胀=1.2473.83=568.6F锁，所以注射机锁模力合格。第三章浇注系统的设计浇注系统是塑料熔体自注射机的喷嘴射出后到进入模具型腔以前所流经的一段路程的总称。浇注系统分为普通浇注系统和热流道浇注系统，这里我们采用的是普通浇注系统，浇注系统是由主流道、分流道、浇口，冷料穴等组成。3.1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，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。此模具为一模两件，且主流道直接开在模具中心线上。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道

24、凝料的顺利拔出。主流道通常设计成圆锥形，其锥角24度，对流动性较差的塑料可取36度，以便于凝料从主流道中拔出。浇口套内壁表面粗糙度应加工到Ra0.8m，抛光时沿轴向进行。为防止主流道与喷嘴处溢料，主流道对接处应紧密对接，主流道对接处应制成半球形凹坑,凹坑深为35mm。（1）主流道尺寸 主流道的长度：在保证塑料良好成型的前提下，主流道L应尽量短，否则将增多流道凝料，且增加压力损失，使塑料降温过多而影响注射成型。通常主流道长度由模板厚度确定，一般取L60mm，本次设计中取58.5mm进行设计。 主流道衬套始端凹坑球面半径SR0=SR+(12)mm，式中SR为注射机喷嘴球头半径,这里取SR0=12+

25、1mm=13mm。主流道小端直径D=r+(0.51)mm，式中r为注射机喷嘴孔直径,则D=4+(0.51)=4.55mm,取D=4.5。主流道大端直径D=D+2L主tan(/2)=4.5+258.5tan208mm ，式中=40 。为减小料流转向过渡时的阻力，主流道大端呈圆角过渡，其圆角半径r=13mm。（2）主流道的凝料体积：V主=（/3）L主(R主2+r主2+R主r主)= （3.14/3）58.5（42+2.252+42.25）=1.841cm3（3）主流道当量半径Rn=(2.25+4)/2=3.125mm（4）主流道浇口套的形式 由于主流道要与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，所以在注射

26、模中，主流道部分常设计成可拆卸更换的浇口套，便于用优质钢材加工和热处理，设计中常采用碳素工具钢（T8A或T10A），热处理淬火表面硬度为5055HRC。当浇口套与塑料的接触面积很大时，受到模腔内塑料熔体的反压增大，易于从模具中推出，须设计定位或紧固装置。主流道为直接与注射机的喷嘴连接的部分。主流道截面形状有圆形、梯形、U形、六角形等。这里采用的是圆形，整体为圆锥形，锥度为2 4，这里取4，如下图所示。图3-1 主流道浇口套的结构形式3.2分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，分流道的截面有圆形、梯形、U形、半圆形等，其中以梯形和U形截面分流道综合性能最好。这里我们采用梯形分流道，第一分流

27、道与第二分流道连接处设置冷料穴，有利于塑料的流动和填充，防止塑料流动时产生反压力消耗动能，这样有利于保证塑件的多次成型质量。分流道表面也要求光滑，表面粗糙度通常取Ra1.6um。另外，其脱模斜度一般在50100之间，这里取脱模斜度为80。分流道的截面尺寸应按塑料制品的体积、制品形状和壁厚、塑料品种、注射速率、分流道长度等因素确定。在本次设计中，由于塑件体积较小，而且壁厚也较小，材料流动性较好，综合以上因素考虑，单边分流道长度L分取35mm。分流道的当量直径：因为该塑件的质量M塑=1.05g/cm325.970cm3=27.268g200g,所以流道的当量直径D=0.2654=0.26543.5

28、mm。分流道的截面尺寸: 设梯形的下底宽度为x,底面圆角的半径为1mm ,设置梯形的高h=3.5mm，则该梯形的截面积为A分=（x+x+23.5tan80)h/2=(x+3.5tan80)3.5 ,再根据该面积与当量直径为3.5的圆面积相等，可得：（x+3.5tan80)3.5=D分2/4=3.143.52/4，即可得x2mm,则梯形的上底约为3mm，如下图。则分流道截面积A分=（2+3）3.5/2=8.75mm2,凝料体积V分=A分L分=708.750.612cm3。图3-2 分流道截面形状 校核分流道剪切速率:（1）确定注射时间 ，查表4-8，可取t=1.6s。（2）计算分流道体积流量：q

29、分=16.61cm3/s。（3）剪切速率：分=3.26103s-1。该分流道的剪切速率处于分流道的最佳剪切速率51025103之间,所以分流道内熔体的剪切速率合格。3.3冷料穴设计冷料穴的作用是贮存因两次注射间隔而产生的冷料以及熔体流动的前锋冷料，以防止熔体冷料进入型腔，冷料穴设计在主流道的末端和第一分流道的末端。3.4浇口浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，是浇注系统的关键部分，起着调节控制料流速度、补料时间及防止倒流等作用。浇口是熔体直接进入型腔的通道，它的位置，尺寸，形状，直接左右塑件的内在质量与外观，也影响成型周期的长短。一般来说，小浇口优点较多，应用较广泛。注射模的浇口结构形式较

30、多，在这里我们主要比较一下侧浇口和点浇口。侧浇口：又称边缘浇口，通常开设在模具分型面上，从制品边缘进料，开口位置选择性大，去除浇口方便，但压力损失大，易产生熔接痕、缩孔及气孔等。点浇口：又称针浇口、菱形浇口，其优点是去除浇口后，制品上留下的痕迹不明显，开模后可自动拉断，成型时可减少熔接痕，但需要使用三板式模具。在选择浇口之前，我们先利用Moldflow模流分析软件进行塑件浇口位置选择分析，得到如下结果，如图3-3所示：图3-3根据分析结果我们可以发现，最适合做浇口的位置主要在零件的中心部分，但是出于模具机构要求（内侧抽芯）及塑件几何形状考虑，我们采用一模两腔的设计，并选择零件侧面低端边缘作为侧

31、浇口。（1）侧浇口尺寸的确定。1）计算侧浇口的深度。根据表4-10，可得侧浇口的深度h计算公式为h=nt=0.72=1.4mm 式中t是塑件壁厚，这里t=2mm；n是塑料成型系数，对于ABS，其成形系数n=0.7。 2）计算侧浇口的宽度。根据表4-10，可得侧浇口的宽度的计算公式为B=2.8cm3cm,式中A是凹模的内表面积。 3）计算侧浇口的长度。根据表4-10，可得侧浇口的长度L浇一般选用0.72.5mm，这里取L浇=2.5mm。（2）侧浇口剪切速率的校核1）计算浇口的当量半径。由面积相等可得R浇2=Bh 2）校核浇口的剪切速率：确定注射时间t=1.6s；计算浇口的体积流量：q浇=16.2

32、3cm3/s；计算浇口的剪切速率：浇=1.1104s-1，该矩形侧浇口的剪切速率处于浇口的最佳剪切速率51035104s-1之间，故浇口的剪切速率合格。3.5校核主流道的剪切速率（1）计算主流道的体积流量 q主=33.99cm3/s（2）计算主流道的剪切速率 主=1.17103s-1 该主流道的剪切速率处于主流道的最佳剪切速率51025103s-1之间，故主流道的剪切速率合格。3.6排气系统设计排气是注射模设计中不可忽略的问题,在注射成型中,若模具排气不良,型腔内气体受压会产生不小的背压,阻止塑料熔体正常快速地填充,同时气体压缩所产生的热量可能使塑料燃烧。在充模速度大,温度高,物料黏度低，注射

33、压力大和塑件过厚的情况下,气体在一定的压缩程度下会渗入塑件内部,造成气孔,组织疏松等缺陷。本设计的排气方式利用以下几种形式:（1）分型面排气； （2）拉料杆配合间隙排气； （3）顶杆和复位杆运动间隙排气。 本设计中的分型面,零件间隙以及顶杆都可以进行有效的排气,故不需要另外设计排气槽排气。第四章模架的确定 标准塑料模具模架可由专门厂家制造，大多数塑料模具厂家乐于使用标准模架，以缩短生产时间、降低生产成本，集中精力来搞好模具结构设计和型腔、型芯的设计与加工。在模具设计时，设计人员根据塑件的尺寸、形状、型腔的布置、冷却系统的布置及所选模具的结构等方案，参考模架生产厂家提供的产品目录，来选择合适形式

34、和尺寸系列的标准塑料模具模架和相应的标准零件。注塑模标准模架共有两个国家标准：一是适用于模板尺寸BL500900mm的塑料注塑模中小型模架及技术条件（GB/T 12556-1990）；二是适用于模板尺寸BL为630630mm12502000mm的大型塑料注射模架（GB/T 12555-1990）。4.1各模板尺寸的确定（1）A板尺寸。A板是定模型腔板，塑件高度为28mm,又考虑在模板上还要开设冷却水道，还需留出足够的距离，故A板厚度取40mm。 （2）B板尺寸。B板是型芯固定板，按模架标准板厚取32mm。 （3）垫板厚度按模架标准取30mm。 （4） C板（垫块）尺寸。垫块=推出行程+推板厚度

35、+推杆固定板厚度+（510）mm=21+20+15+（510）mm=6166mm,初步选定C板厚度为70mm。本次模具的设计采用侧浇口，冷流道，模架的大小是由模型的大小来确定的，模型的大小是7280mm，根据上述计算以及经验数据和模架库的选择，再加上抽芯机构的摆放位置，选取模架大小为200350mm。为了配合注塑机大多数采用工字模，所以模架的型式采用A1型，具体型号：A1-200350233 （GB/T 12556-1990），如下图所示。图4-1 所选A1型模架结构4.2面积安装部分尺寸校核（1）模具厚度根据初步设计，模具高度H（233mm）大于许用最小厚度为200mm且小于最大厚度300m

36、m,故满足要求,模具厚度合格。（2）模具长度与宽度模具的长宽高应满足可以放入注射机的拉杆之中,最大模具允许长360mm，宽260mm(满足其一即可).由于所用模具长宽满足要求,所以模具长宽合格。（3）开模行程校核注塑机的开模行程应满足下式： Smax=300mmH1+H2+(510)mm=21+28+(510)mm=5459mm 式中：H1塑件脱模所需的推出距离（mm）；H2包括浇注系统在内的塑件高度（mm）；Smax注射机移动板最大行程（mm）。故注塑机符合要求。第五章注射模的结构设计注射模的结构设计主要包括：分型面的选择、模具型腔数目的确定和型腔的排列方式、浇口位置设置、模具工作零件的结构

37、设计、抽芯机构的设计及推出机构的设计等内容。5.1导向机构的设计导向机构主要用于保证动模和定模两大部分或模内其它零件之间的准确对合，起定位和导向作用。绝大部分导向机构由导柱和导套组成，称之为导柱导向机构，本次设计选用的是导柱导向机构。5.2导柱、导套之间配合及固定导柱导套配合，横向靠紧密配合，纵向靠阶梯孔台阶固定形式。导柱与导套孔采用H7/f7的间隙配合，导柱、导套与安装孔之间采用H7/k6的过渡配合。为了使推杆在推出过程中不会受到太多的弯曲负载，本次设计共采用了4根导柱。计算及校核:导柱的设计原则一般可归纳为以下几条：（1）导柱的直径由模具大小而定，表面要耐磨而且芯部要坚韧，因此导柱的材料一

38、般采用低碳钢渗碳淬火或用碳素工具钢表面淬火，此次设计采用碳素工具钢T8A进行渗碳淬火处理，硬度达50-55HRC； （2）导柱的长度通常应高出型芯端面68mm，以防止导柱未导正时型芯先进入型腔与其碰撞而损坏，本次设计中动定模之间的导柱长度为68mm，满足要求；（3）导柱的配合部分的表面粗糙度为0.8m；（4）导柱直径尺寸按模具模板外形尺寸确定，导柱的直径在1263mm之间，按经验其直径d和模板宽度B之比为d/B=0.060.1,圆整后选标准值。模具长宽为350mm200mm。取d=0.1200=20mm。5.3导套设计及校核导套的设计与导柱十分相似，我们选用国家标准件，带头导套（GB4169.

39、3-84）和直导套（GB4169.2-84），导套材料也为T8A，淬火后硬度为5055HRC。5.4脱模推出机构的设计注射成型后，使塑件从型芯或型腔上脱出的机构称为脱模机构，即我们常说的推出机构或顶出机构，推出机构的动作方向与模具的开模方向是一致的。脱模机构的设计原则主要有三点：（1）保证塑件不因顶出而变形损坏及影响外观，这是对脱模机构最基本的要求。（2）为使推出机构简单、可靠，开模时应使塑件留于动模，以利用注射机移动部分的顶杆或液压缸的活塞推出塑件。（3）推出机构运动要准确、灵活、可靠，无卡死与干涉现象。机构本身应有足够的刚度、强度和耐磨性。对于推出机构的设计可以从脱模力的计算开始，而脱模机

40、构的确定也是必不可少的。本设计采用一次脱模(斜推杆推出)机构。（1）脱模力的计算本塑件视为矩形环断面， =（a+b)/t=(76+68)/(3.142)=22.910, 塑件为薄壁制件。由于塑件为薄壁制件,则制件所需脱模力为：F= + 0.1A 式中：F脱模力(N)；t制品壁厚，2mm；E塑料弹性模量，1800Mpa；S塑料成型的平均收缩率（%）,0.55%；L制品对型芯的包紧长度，21mm；塑料泊松比，0.33；脱模角度，2；f摩擦系数，0.45；A塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积，mm2。A=5640.84mm2 ，K2 =1+fsincos=1.016F= + 0.1A =2.59

41、KN（2）校核推出机构作用在塑件上的单位压应力推出面积A=332+1520=384.8mm2推出应力=8.1MP53MP所以合格。 （3）推出零件尺寸确定及校核由于采用的是一次推出脱模机构，故可以从推杆脱模、推板脱模、推管脱模等几种常见的结构中选择。考虑到塑件形状尺寸，本设计选用推杆加斜推杆脱模机构，还需设置复位装置，即复位杆。推杆直径的确定及校核：选取推杆作为脱模元件。推杆直径计算： F为总脱模力，n是杆件数量，每根杆件所受到的压力P为P=F/n ，需满足临界载荷条件PPmax模具上使用的杆件在最大允许载荷时，其压杆受临界载荷仍能恢复弹性形变的公式为 Pmax = 圆形杆件截面惯性矩为I=

42、杆件直径为d为了保险加安全系数K（K1.41.8）,则d=K；式中：d杆件直径，mm；与杆件约束条件有关的系数；模具上的推件杆是一端固定另一端不固定的，取=0.7；L杆件长，129mm；E杆件材料的弹性模量，Mpa；材料为T8A，即E=2.1105Mpa 。则推杆直径（mm）的公式为d=K64F2L2/n3E =5.2mm，查表整取d=6mm。 推杆外周距型芯应留有不小于0.20.5mm距离，以免推杆触及型芯，另外当推杆孔磨损时，有更换较大截面推杆的余地，推杆的前端原则上应高出型腔表面0.10.2mm以免塑件上留有推杆突起痕迹，推杆与推杆孔之间的双边间隙，应能保证不溢料而又能排气，取不大于0.

43、30.4mm,推杆与推杆孔之间的配合采用H9/f9。复位杆用于使推杆及顶出板复位，模板与复位杆配合的孔的极限偏差取H7/f9，复位杆直径取15mm。 第六章成型零部件的设计及计算成型零部件结构设计主要保证塑件质量要求的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度考虑。6.1型腔、型芯的设计根据塑件的结构，我们知道本设计的灯盖若采用组合式型腔易于在塑件上留下拼接缝痕迹，因此设计成整体式型腔更合理，使成型面尽可能多的放置在同一方向上，以减少塑件上的拼接缝痕迹，同时还应合理选择分型面的部位和方向以及配合性质，使拼接紧密。此外，还应尽可能使分型面方向与塑件脱模方向垂直，以免影响塑件脱模。型芯是用于成型塑

44、件内表面的零部件，有时又称成型杆。与型腔相似，型芯也可以分为组合式和整体式，本设计根据塑件的结构，我们采用镶拼式。 6.2型腔和型芯的计算 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，型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形和异形零件的长和宽），型腔和型芯的深度尺寸，中心距等。在一般情况下，模具制造公差、磨损和成型收缩率是影响塑料制品公差的主要因素，因此，计算成型零件时就根据以上三项因素进行计算。成型零部件工作尺寸计算方法有平均值法和公差带法。这里按平均收缩率计算成型零件工作尺寸，按塑件精度要求，塑件外表面公差等级为一般精度MT3，内表面公差等级为未注公差等级MT5，按照塑件和模具的

45、相互精度原则可知，模具相应制造精度等级为IT7级。在计算之前，对塑件各向主要尺寸进行统计：（1）径向尺寸（型腔成型，mm）：、；（2）径向尺寸（型芯成型，mm）：、；（3）深度尺寸（型腔成型，mm）：、；（4）深度尺寸 (型芯成型,mm）：（5）孔尺寸（mm）：1、型腔的尺寸计算（按平均值法）式中:Scp塑件的平均收缩率，查表1-2可得ABS的收缩率为0.3%0.8%，所以其平均收缩率为Scp=0.55% LM塑件长度平均尺寸，mm HM塑件深度平均尺寸，mm CM中心距长度平均尺寸，mm 塑件上相应尺寸的公差 z塑件上相应尺寸制造公差，对于中小型塑件取z=/6。 x1、x2是系数，查表4-1

46、5可知x一般在0.5-0.8之间，此处取 x1=x2=0.6。（1）凹模径向尺寸的计算（LM）：塑件的相应尺寸为：、；计算公式为： ，则：=换算后的尺寸为：，R；（2）凹模深度尺寸的计算（HM）：塑件的相应尺寸为：、；计算公式为：，则： = = = 换算后的尺寸为：， ；2、型芯的尺寸计算 （按平均值法） （1）型芯径向尺寸（lM）:塑件的相应尺寸为：、R；计算公式为：，则：= 换算后的尺寸为：，；（2）型芯高度尺寸的计算：塑件的相应尺寸为：，；计算公式为：，则：= =换算后的尺寸为：，； 第7章 冷却系统的设计7.1模具冷却系统介绍在模具成型中，模具的温度直接影响到塑件的质量和生产效率。塑料

47、模冷却装置结构形式取决于塑料制品的形状、尺寸、模具的结构、浇口位置、型芯型腔内温度分布情况等。对于不同的塑料，其性能及成型工艺有所不同。常用的模具冷却形式有：直流和直流循环式、循环式、喷流式、隔板式、压缩空气冷却式、间接冷却、局部冷却。本次设计所选用的塑件其材料是ABS塑料，属中等粘度材料，它具有优良的加工性能。比热容较低，在模具中凝固较快，模塑周期短，制件尺寸稳定性好，对于模温的要求低，其成型温度及模具温度分别为200和5080。所以，模具温度初步选定为50，用常温水对模具进行冷却。7.2 冷却管道直径计算模具的冷却主要采用循环水冷却方式。这里我们选用22的常温水作为冷却介质，取出口温度为2

48、5。（1）单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量W: 塑料制品的体积：V=V主+V分+nV塑=1.841+0.612+225.970=54.393cm3 塑料熔体的总质量:m=54.393cm31.05g/cm3=0.0571kg，塑件壁厚为2mm,可以查表4-34的t冷=9.3s,取注射时间t注=1.8s,脱模时间t脱=8s,则注射周期：t=t冷+t注+t脱=19.1s,由此的每小时注射次数：N=3600/19.1=188次。单位时间内注入模具中塑料熔体的总质量：W=Nm=1880.0571kg/h=10.73kg/h。（2）确定单位质量的塑件在凝固时所发出的热量QS，查表4-35直接可知A

49、BS的单位热流量QS的值的范围在（310400）KJ/kg之间，故可取370KJ/kg。（3）计算冷却水的体积流量qv：qv=WQS /60c(1-2)=0.00527m3/min 式中： qv冷却介质的体积流量，m3/min； 冷却介质水的密度,kg/m3； W单位时间内注入模具中的塑料质量，kg/h； QS单位质量的塑料在凝固时放出的热量,KJ/kg； 1冷却介质出水口温度, ； 2冷却介质进水口温度,。由计算结果再查表430，可取冷却水道直径d=8mm。（4）计算冷却水在管道内的流速: =4qv/60d2 =1.747m/s （5）计算冷却管道孔壁与水交界面之间的膜传热系数h：因为平均水

50、温为23.5，查表4-31，取f=6.7,则有：h=4.187f()0.8/d0.2=2.89104KJ/(m2 h)（6）计算冷却管道总传热面积： A=WQS/h= 0.00518m2 （7）计算模具上应开设的冷却管道的总长度： L=A/d= 206mm（8）冷却管道的根数：设每条水路的长度为100mm, 则冷却管道的根数为二根 。 第八章注射模具材料选择成型零件的材料选择的要求如下：（1）机械加工性能良好，要选用易于切削，且在加工后能得到较高精度零件的钢种。（2）内部组织性能优良，注射成型零件工作表面，多需要抛光达到镜面，Ra0.8um，要求钢材硬度3540HRC为宜，过硬表面会使抛光困难

51、。钢材的显微组织应均匀致密，较少杂质，无瑕疵和针点。（3）磨性和抗疲劳性能好，所选用钢种应使注射模具能减少抛光修模的次数，能长期保持型腔的尺寸精度，达到批量生产的使用寿命期限。（4）有耐腐蚀性能。总之，要求在达到使用要求的前提下应尽量选用价格低廉，易于成型加工和比较常见的钢种。合金钢Cr12通过淬火热处理，强度高耐磨性好，常用于形状复杂，要求热处理变形小的型腔、型芯或者镶件和增强塑料的成型模具，可作为塑件成型件钢种。 （5）导柱、导套材料的选择使用要求：对导柱要求表面硬度较高，内部具有足够的韧性，不易折断、折弯；表面的耐磨性要好。在材料上,导柱应具有硬而耐磨的表面,坚韧而不易折断的芯部,因此多

52、采用低碳钢20号钢或碳素工具钢T8、T10。第9章 总装图和零件图的绘制零件图和装配图见图纸。致谢 本研究及学士学位论文是在我的导师罗华云老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，罗老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。半年多来，老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向罗老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。感谢本小组彭绪武、吴光辉、熊俊杰、吴尚敏、徐良、谷金凤、陈小军、廖露露、姚翔、祝振安的热情帮助和有益探讨！在此，即将告别生活四年的校园，我空手而来，却是满

53、载而回，在次深深感谢那些默默付出的老师同学！我还要感谢在一起愉快地度过四年大学生活的211寝室的各位同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们!参考文献：1.孙玲主编.塑料模具成型工艺与模具设计.清华大学出版社，2008.2.叶久新、王群主编. 塑料模具成型工艺与模具设计.机械出版社2010.3.杨占尧、白柳主编. 塑料模具典型结构设计实例.化学工业出版社，2009.4 蒋继宏,王效岳编绘 注塑模具典型结构100例.中国轻工业出版社,2006.5屈华昌主编.塑料成型工艺与模具设计.机械工业出版社，2005 6.朱光力等编.塑料模具设计.清华大学出版社，2003 7.陈志刚主编.塑料模具设计.机械工业出版社，2002 8.李秦蕊主编.塑料模具设计.西北工业大学出版社，1988 9.丁浩主编.塑料工业实用手册.北京：化学工业出版社，1995.10.申开智编.塑料成型模具.中国