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XX 工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 題 目： 燈罩模具設(shè)計(jì) 學(xué) 生： XXX 指導(dǎo)老師： XXX 系 別： XXX 專 業(yè)： XXX 班 級： XXX 學(xué) 號： XXX 2015年 4月 目 錄 燈罩注射成型工藝與模具設(shè)計(jì) .2 摘 要 .2 1 選題背景 .3 1.1 選題的目的及意義 .3 1.2 國內(nèi)外發(fā)展形勢 .3 2 分析 .4 2.1 塑件分析 .4 2.2 三維建模 .5 3 模具設(shè)計(jì) .6 3.1 成型工藝規(guī)程的編制 .6 3.1.1 塑件的體積和質(zhì)量計(jì)算 .6 3.2 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .7 3.2.1 分型面的選擇 .8 3.2.2 確定型腔數(shù)目及布局 .9 3.2.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .10 3.2.4 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .14 3.2.5 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .15 3.2.6 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .16 3.2.7 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .17 3.2.8 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .18 3.2.9 模架的選用 .19 3.3 型芯型腔的工作尺寸計(jì)算 .19 3.4 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 .21 3.5 注塑工藝條件的確定 .22 3.6 繪制模具總裝圖 .22 3.7 模具動(dòng)作原理 .24 4 注射機(jī)模具材料選擇 .24 5 結(jié)束語 .25 參考文獻(xiàn) .26 致 謝 .27 燈罩注射成型工藝與模具設(shè)計(jì) 摘 要 以燈罩模具設(shè)計(jì)為例，介紹注塑模具的設(shè)計(jì)方法和流程。首先通過對燈罩的使用要求與成型 工藝進(jìn)行分析，確定了模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。利用 UG 軟件模擬分析后，確定了模具最佳澆口位置和澆注 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，然后選擇注射機(jī)并確定型腔數(shù)目，接著確定成型方案：總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分型面設(shè)計(jì)、澆 注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。最后進(jìn)行注塑機(jī)工藝參數(shù)校核，包括注射量、鎖模 力、注射應(yīng)力、模具厚度和注塑機(jī)閉合高度等方面；可實(shí)現(xiàn)塑件的大批量自動(dòng)化生產(chǎn)，該設(shè)計(jì)對其 它不同機(jī)構(gòu)產(chǎn)品的注塑模具設(shè)計(jì)有一定的參考價(jià)值。 關(guān)鍵詞：注射模；燈罩；分型；UG PMMAtract : Chosen the cap of bottle of Piaorou shampoo, paper introduced the method of the injection mold design. First, the structure of an injection mould with three-step parting mechanism was designed after an analysis on the requirements for use and the forming process for the cap of a bottle for Piaorou shampoo. The preferred gate location and runner system structure were determined based on the simulation research result of software UG. Secondly, select the right injection machine and fix the number of cavity. Then, make the shape scheme, this is contained total structure design,dividing a design for face, sprinkling to note the system design, take off design and cool system design. Finally, check the parameters of design, including the injection quantity, locking the mold dint, injection pressure, the molding tool thickness and the machine clising height etc. The method this thesis introduced can be used to other structure product. Key words: injection mould; cap of bottle for shampoo; three-step parting mechanism; UG; 1 選題背景 1.1 選題的目的及意義 塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機(jī)化合物，塑料制品就是以塑料為主要結(jié)構(gòu) 材料經(jīng)過成型加工獲得的制品，又稱為塑件。隨著塑料材料研究的不斷深入，塑件在 工業(yè)中的應(yīng)用日趨普遍，在電子儀表、電器設(shè)備、通信工具、特別是生活用品等方面 得到大量的應(yīng)用，這是由于它們具有一系列特殊的優(yōu)點(diǎn)所決定的。塑料密度小、質(zhì)量 輕，大多數(shù)塑料密度在 1.01.4g/cm 3之間，相當(dāng)于鋼材密度的 11%和鋁材密度的 50% 足有，即在同樣的體積下，塑件要比金屬制件輕的多，這就是“以塑代鋼”的優(yōu)點(diǎn)。 塑料的絕緣性能好，介電損耗低，而塑料的化學(xué)穩(wěn)定性高，對酸、堿和許多化學(xué)藥品 都有良好的耐腐蝕能力，此外塑料減摩、耐磨及減振、隔音性能比較好。因此，塑料 已從代替部分金屬、木材、皮革及無機(jī)材料發(fā)展成為各個(gè)部門不可缺少的一種化學(xué)材 料，并躋身于金屬、纖維材料和硅酸鹽三大傳統(tǒng)材料之列。塑料與鋼鐵、木材、水泥 一起共同構(gòu)成了現(xiàn)代工業(yè)四大基礎(chǔ)材料,在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要地位。塑料具有材 料綜合性能優(yōu)異,加工方便,生產(chǎn)和使用中可以顯著節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn),使其被廣泛應(yīng)用于 工農(nóng)業(yè)及人們的日常生活之中。燈罩在日常生活中也是人們生活中的必需品，經(jīng)常用 到，而 PP 所具有的優(yōu)異性能，使得用 PP 來加工燈罩很值得我們?nèi)パ芯俊?1.2 國內(nèi)外發(fā)展形勢 近年來，模具行業(yè)發(fā)展迅猛，在制造業(yè)中的地位日益突出。針對模具設(shè)計(jì)和塑料 成型的 CAE 軟件可以協(xié)助設(shè)計(jì)人員在模具設(shè)計(jì)過程中及早發(fā)現(xiàn)模具和成型過程中可能 存在的問題，從而可以更加快速地做出設(shè)計(jì)方案，有效的縮短設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期并降低成 本。UG 公司研發(fā)的系列軟件為注塑成型設(shè)計(jì)和生產(chǎn)提供了高效的解決方法。UG 公司總 部位于美國波士頓，是一家專業(yè)從事塑料成型計(jì)算機(jī)輔助工程分析（CAE）的軟件開發(fā) 和咨詢公司，是塑料分析軟件的創(chuàng)造者，自 1976 年發(fā)行世界上第一套流動(dòng)分析軟件以 來，一直主導(dǎo)著塑料 CAE 軟件市場。UG 的產(chǎn)品適用于優(yōu)化制件和模具設(shè)計(jì)的整個(gè)過程， 并提供了一套整體的解決方案。UG 軟硬件技術(shù)為制件設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、注塑生產(chǎn)等整 個(gè)過程提供了非常有價(jià)值的信息和建議，而且這些信息可以方便地實(shí)現(xiàn)共享。 一般的，在模具制造裝配完成之后，就要到事先選定的注塑機(jī)上進(jìn)行試模，如果 試模順利，就要對產(chǎn)品形狀尺寸進(jìn)行校驗(yàn)，檢查其與設(shè)計(jì)意圖的匹配程度。如果在試 模中發(fā)現(xiàn)，模具本身存在問題，那么模具產(chǎn)品就要送回模具車間進(jìn)行修模處理，直到 試模成功，打出合格的產(chǎn)品。因此，修模、試模是一個(gè)十分繁瑣復(fù)雜的過程。在許多 情況下，還要涉及到設(shè)計(jì)方案的修改，從而對模具進(jìn)行較大程度的改變，造成反復(fù)的 修模、試模。我們應(yīng)該注意到，反復(fù)的修模會(huì)造成模具內(nèi)部品質(zhì)的變化（如出現(xiàn)內(nèi)應(yīng) 力） ，導(dǎo)致整副模具的性能降低，從而使最終的塑料制品質(zhì)量不能達(dá)標(biāo)，這時(shí)就存在著 模具全部報(bào)廢的可能；這種現(xiàn)象在國內(nèi)塑料模具生產(chǎn)企業(yè)普遍存在著，這種傳統(tǒng)的生 產(chǎn)方式不僅成本高，而且不精確。即使具有豐富經(jīng)驗(yàn)的工藝和模具設(shè)計(jì)人員，也很難 保證一次成功地設(shè)計(jì)出合格的模具。所以，在模具設(shè)計(jì)過程中，可以通過注塑成型分 析，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的缺陷，從而保證模具設(shè)計(jì)的合理性，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。從上 面的分析可以看出傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造方法存在著諸多弊端，隨著科技的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)水 平的日益發(fā)展，CAD/CAE/CAM 技術(shù)在現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)中被廣泛的應(yīng)用。使用計(jì)算機(jī)輔 助技術(shù)不僅能夠提高一次試模成功率，而且可以使模具設(shè)計(jì)和制造在質(zhì)量、性能都有 很大程度的提升。 2 分析 2.1 塑件分析 燈罩塑件二維造型圖如圖 1 所示： 圖 1.燈罩二維造型圖 圖 1 是燈罩的二維造型圖。從塑件圖上分析，該塑件重要尺寸精度為 4 級，屬于 中等精度，其余尺寸為 5 級，屬于一般精度；對應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保 證。 2.2 三維建模 通過 UG 軟件來建立塑件 3D 模型，造型重點(diǎn)是保證塑件形狀和尺寸精度，本次設(shè) 計(jì)選用的燈罩造型比較簡單，利用 UG 軟件先拉伸后即可成形，最后對相關(guān)部位進(jìn)行切 孔即可完成模型。結(jié)果如圖 2 所示。 圖 2.燈罩三維造型圖 3 模具設(shè)計(jì) 3.1 成型工藝規(guī)程的編制 3.1.1 塑件的體積和質(zhì)量計(jì)算 本次設(shè)計(jì)中，塑件的質(zhì)量和體積采用 3D 測量，在 UG 軟件中，使用模型質(zhì)量屬性功能， 可以測得塑件的質(zhì)量 （PMMA 的密度為 1.06 ） ，即可以得出該塑件制品的體積3/cmg 為 754.25 質(zhì)量為 791.97 克。由于采用一模二腔，需要至少注射量為3/cmg 791.97*21583.94g，流道水口廢料 5.12g，總注塑量達(dá)到 1589.06g，再根據(jù)工藝參 數(shù)（主要是注射壓力） ，綜合考慮各種因素，選定注射機(jī)為海天 3600X1A。注射方式為 螺桿式，其有關(guān)性能參數(shù)為： 海天 HTF3600X1A 型號 參數(shù) 單位 36001A 螺桿直徑 mm 134 理論注射容量 cm3 3631 注射重量 PS g 3619 注射壓力 Mpa 3206 注射行程 mm 1310 螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 0180 料筒加熱功率 KW 19.65 鎖模力 KN 800 拉桿內(nèi)間距(水平垂直) mm 1965x1965 允許最大模具厚度 mm 1660 允許最小模具厚度 mm 150 移模行程 mm 1610 移模開距(最大) mm 1610 液壓頂出行程 mm 1150 液壓頂出力 KN 1133 液壓頂出桿數(shù)量 PC 5 油泵電動(dòng)機(jī)功率 KW 11 油箱容積 l 200 機(jī)器尺寸(長寬高) m 8.3x3.25x1.85 機(jī)器重量 t 13.22 最小模具尺寸(長寬) mm 1965x1965 3.1.2 初選注射機(jī)的型號和規(guī)格 3.2 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括:分型面的選擇模具型腔數(shù)目的確定及型腔的排列方 式和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及澆口位置、模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、推 出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。 3.2.1 分型面的選擇 打開模具取出塑件或澆注系統(tǒng)凝料的面叫做分型面。模具設(shè)計(jì)中，分型面的選擇 很關(guān)鍵。分型面的選擇不僅關(guān)系到塑件的正常成型和脫模，而且涉及模具結(jié)構(gòu)與制造 成本。 在選擇分型面時(shí)，除首先應(yīng)該選擇塑件斷面輪廓最大的地方作為分型面，還應(yīng)遵 守以下原則 4： 1、塑件順利脫模，盡量使塑件開模時(shí)留在動(dòng)模一側(cè)； 2、應(yīng)合理安排塑件在型腔中的方位； 3、應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯； 4、保證塑件的精度要求； 5、保證塑件的外觀質(zhì)量要求； 6、便于模具加工制造； 7、對成型面積的影響； 8、應(yīng)有利于排氣。 9、應(yīng)有利于防止溢料并考慮飛邊在塑件上的部位。 其中最重要的是第1和第3、6點(diǎn)。為了便于模具加工制造，應(yīng)盡量選擇平直分型面 工易于加工的分型面。 圖9.分型面的選擇 3.2.2 確定型腔數(shù)目及布局 （1）型腔數(shù)目的確定 為了模具與注塑機(jī)的生產(chǎn)能力相匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，并保證塑件精度， 設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)該確定型腔數(shù)目。在確定型腔數(shù)目時(shí)常用有一下四種方法 2： 1.根據(jù)經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù)目。 2.根據(jù)注塑機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目。 3.根據(jù)塑件精度確定型腔數(shù)目。 4.根據(jù)注塑機(jī)的最大注塑量確定型腔數(shù)目。 在本課題中主要考慮經(jīng)濟(jì)性和塑件的精度要求，最終確定型腔數(shù)目為一模4腔。 （2）型腔布局的確定 在模具型腔數(shù)確定后，應(yīng)考慮型腔的布局。在型腔布局時(shí)應(yīng)考慮一下幾項(xiàng)基本要 求： 1.盡量保證各型腔從總壓力中均等的分得到所需的型腔壓力，同時(shí)均勻充滿，并 均衡補(bǔ)料，以保證各塑件的性能、尺寸盡可能一致； 2.主流道到各型腔流程短，以降低廢料率； 3.各型腔間距應(yīng)盡可能大，以便在空間設(shè)置冷卻水道、推出桿等，并有足夠的截 面積，以承受注射壓力； 4.型腔和澆注系統(tǒng)投影面積的中心應(yīng)盡量接近注射機(jī)鎖模力的中心，一般與模板 中心重合； 在本次設(shè)計(jì)中采用平衡式布置，這樣各型腔可以均衡地進(jìn)料、均衡地補(bǔ)料。以便獲 得尺寸、性能一致的塑件，從而保證塑件的精度。在MPI系統(tǒng)中，默認(rèn)的產(chǎn)品撥模方向 是沿Z軸正向，因此在多型腔布局之前，把修改好的模型旋轉(zhuǎn)到正確位置。本次設(shè)計(jì)分 析采用一模2腔，采用建模工具的型腔復(fù)制向?qū)нM(jìn)行多型腔布局，故型腔布置如下圖10 所示。 圖10.型腔布置 3.2.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 注射模澆注系統(tǒng)是將注射機(jī)料筒中的熔融塑料從噴嘴中高壓噴出后，穩(wěn)定而順暢 地充入并充滿型腔的各個(gè)部位的通道。它在充模及塑料固化過程中還將注射壓力平衡 的傳遞到型腔的各個(gè)部位，以獲得殷實(shí)、完整、質(zhì)量優(yōu)良的塑件。注射模的澆注系統(tǒng) 通常是有主流道、分流道、澆口、冷料穴、排氣槽等部分組成。在設(shè)計(jì)注射模的澆注 系統(tǒng)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 根據(jù)塑件的形狀和大小以及壁厚等諸因素，并結(jié)合分型面的形式選擇澆注系統(tǒng)的形 狀和位置； 根據(jù)所確定的型腔數(shù)設(shè)計(jì)合理的澆注系統(tǒng)布局； 應(yīng)根據(jù)所選用塑件的成型性能，特別是它的流動(dòng)性，選擇澆注系統(tǒng)的截面積和長度 并使其圓滑過渡以利于物料的流動(dòng)； 應(yīng)盡量縮短物料流程和便于清理殘余物料； 排氣良好。 （1）主流道的設(shè)計(jì) 主流道的作用是將從注射機(jī)噴嘴中高速噴出的熔料加以約束并導(dǎo)向模腔或分流道， 因此要求主流道具有壓力損失小、熱量損失小、約束噴出的料流不過分膨脹，并且易 于脫出冷凝料等特點(diǎn)。主流道尺寸必須恰當(dāng)。通常對于粘度大的塑料或尺寸較大的制 品，主流道截面尺寸應(yīng)設(shè)計(jì)的大一些；對于粘度小的塑料或尺寸較小的制品，主流道 截面尺寸設(shè)計(jì)的小一些。一般將主流道做成圓錐體，內(nèi)壁有 Ra=0.8m 以下的粗糙度， 在內(nèi)壁研磨和拋光時(shí)應(yīng)注意拋光方向，不形成垂直于脫模方向的劃痕，否則會(huì)發(fā)生脫 出困難而造成成型中斷。 其中主流道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下兩個(gè)注意事項(xiàng) 2： 1.主流道工作時(shí)，與熱的注塑機(jī)噴嘴接觸，并與一定溫度和壓力的塑料融體反復(fù)接觸， 冷熱交替，屬易損件材料要求較高，所以主流道一般單獨(dú)設(shè)計(jì)成可拆卸易更換的澆口 套； 2.為便于主流道冷料順利拔出和塑料融體的順利流入，主流道通常設(shè)計(jì)成圓錐形，錐角 為 26，表面粗糙度 。umRa8.0 主流道的尺寸及形式 根據(jù)手冊查得該型號注射機(jī)噴嘴的有關(guān)參數(shù)如下：噴嘴球半徑 R0=12mm，噴嘴的 孔徑 d0=4mm，根據(jù) R= R0+（12 ）mm ，d=d 0+（0.51）mm，故取流道的球面半徑為 14mm，取主流道的小端直徑為 5mm，為了便于將凝料從流道中拔出，將主流道設(shè)計(jì)成 圓錐形，其斜度為 13，將其換算成大端直徑為 8mm，同時(shí)為了減少熔料的流動(dòng)阻 力，將其過渡部分做成 R1 的圓角。 （1）主流道襯套的形式 主流道襯套的形式如下圖 11 所示。 圖 11.主流道襯套形式 通過兩個(gè)螺釘固定在定模坐板上，同時(shí)與刮料板采用過盈配合 （2) 分流道的設(shè)計(jì) 分流道的作用是把從主流道流入的熔料平穩(wěn)地送到各個(gè)模腔外。它是主流道與澆 口的中間連接部分，起分流和轉(zhuǎn)向的作用，因此要求分流道的壓力損失小、熱量損失 小等。 分流道的形狀和大小 分流道的截面形狀通常有圓形、梯形、半圓形和矩形。為了減少流道內(nèi)的壓力損 失和熱量損失，一般要求分流道的通導(dǎo)截面積最大，而散熱的內(nèi)表面積最小。其中圓 形的效率最高，但由于圓形的加工制造困難，故選擇分流道的截面積形狀為半圓形。 按推薦值娶分流道直徑為 d=8mm2。 分流道的表面粗糙度 為了減少塑料流動(dòng)時(shí)的摩擦，必須保證分流道的內(nèi)表面粗糙度，故取內(nèi)表面粗糙 度為 1.6um。 分流道的布局形式 分流道的布局取決于型腔的布局，兩者相互影響，其大致可分為平衡式和非平衡 式。在本課題中分流道布局采用平衡式布局。 （3）澆口的設(shè)計(jì) 澆口是主流道、分流道與型腔的連接部分，即澆注系統(tǒng)的終端。一般這段很短的 通道截面積很小，當(dāng)熔融塑料流在高壓下通過澆口時(shí)，因?yàn)闈部诘慕孛娣e很小，使料 流加速，而由于摩擦作用，又使料流的溫度升高，黏度下降，提高了料流的流動(dòng)性， 有利于充滿型腔，因此它是澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 根據(jù)塑件的成型要求及型腔的排列方式，選用點(diǎn)澆口較為理想。由模流分析最終 確定澆口尺寸為 1.2mm 角度 123，如下圖 12 所示。 圖 12.澆口形式 （4）冷料井和拉料桿的設(shè)計(jì) 冷料穴的底部常做成曲折的鉤形或下陷的凹槽，使冷料穴兼有分模時(shí)將主流道凝 料從主流道襯套中拉出來和滯留在動(dòng)模的一側(cè)作用。常見的有一下三種結(jié)構(gòu)：帶鉤 形拉料桿的冷料穴帶球頭形拉料桿的冷料穴無拉料桿的冷料穴。 5 在本次設(shè)計(jì)中，模具采用 1 模 2，平衡流道布置結(jié)構(gòu)，經(jīng)上面 UG 軟件分析塑件最 佳進(jìn)料位置，然后在該處進(jìn)料可實(shí)現(xiàn)較理想的熔體充填模式，卡合扣處分子發(fā)生高度 定向，使折合時(shí)強(qiáng)度大幅提高，還不會(huì)影響塑件外觀質(zhì)量，主流道采用圓形截面，分 流道為半圓形截面。由于本設(shè)計(jì)采用點(diǎn)澆口，利用柱體單元命令創(chuàng)建澆注系統(tǒng)，主流 道、分流道及澆口尺寸均采用系統(tǒng)默認(rèn)值。創(chuàng)建完后，還需用網(wǎng)格工具的重新劃分命 令對這些單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分，從而使之成為可供分析使用的流道。澆注系統(tǒng)創(chuàng)建如圖 14 所示。如下圖 14 所示； 圖14 澆注系統(tǒng) 3.2.4 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于成型零的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，當(dāng)然是以成型符合質(zhì)量要求的塑料制品為前提，但必須 考慮金屬零件的加工性及模具制造成本，成型零件成本高于模架的價(jià)格，隨著型腔的 復(fù)雜程度，精度等級和壽命要求的提高而增加。而對于成型零件又要求它有足夠的強(qiáng) 度、剛度、硬度、耐磨性，達(dá)到足夠的精度和適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙龋ㄒ话阍?Ra0.4um） ， 以保證塑料塑件表面的光亮美觀、容易脫模。所以成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要應(yīng)在保證塑 件質(zhì)量要求的前提下，從便于加工、裝配、使用、維修等角度加以考慮。 （1）型芯的結(jié)構(gòu)形式 在本次設(shè)計(jì)中，為改善型芯的加工工藝和便于脫模，采用組合式型芯，小蓋型芯 和小型芯采用組合式結(jié)構(gòu)不僅加工方便，同時(shí)在模具第二次分型時(shí)可以先抽出小型芯， 降低了脫模阻力，有利于小蓋的脫模；主管型芯與套管采用組合結(jié)構(gòu)，解決了在型芯 上加工窄槽的難題，在分級頂出時(shí)保證了塑件的強(qiáng)制脫模；如圖 14 所示 圖 14 動(dòng)模型芯組件 （2）型腔的結(jié)構(gòu)形式 本次設(shè)計(jì)中，為保證塑件表面光滑和美觀，型腔采用整體式結(jié)構(gòu)。 3.2.5 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 在注射成型每個(gè)循環(huán)中，塑件制品必須準(zhǔn)確無誤從模具的型芯或型腔上脫出。在 設(shè)計(jì)頂出機(jī)構(gòu)時(shí)要注意以下幾個(gè)原則 2： 1.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確、可靠、靈活、并有足夠的剛度、強(qiáng)度來克服脫模阻力。 2.保證塑件不變形或不損壞。 3.保證塑件良好的外觀。 4.頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)平穩(wěn)順暢，靈活可靠。 5.盡量使塑件留在動(dòng)模一側(cè)，以借助注塑機(jī)的開模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模動(dòng)作。 根據(jù)塑件表面質(zhì)量要求 ，而且在塑件表面有字樣，綜合考慮，本課題采用推件板 脫模。該脫模機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：頂出均勻、力量大、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、塑件不易變形，表面無定 出痕跡。 由于塑件結(jié)構(gòu)的特殊性，本設(shè)計(jì)中脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。因?yàn)樗芗湛s及內(nèi)扣的 設(shè)置，收縮力主要集中在內(nèi)部型芯部分，采用推管推出塑件；為了強(qiáng)制脫模需設(shè)置讓 位缺口，這就要求推管設(shè)計(jì)成能同時(shí)成型該內(nèi)部缺口的形式?？紤]到推出的可靠性， 采用機(jī)械杠桿式機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)塑件在定模側(cè)的推出。如圖 15 所示， 圖 15 脫模機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)時(shí)要注意以下兩點(diǎn)： （1）開模時(shí)頂出速度和分型速度的關(guān)系 當(dāng)處分型時(shí)，滾動(dòng)軸承撥動(dòng)杠桿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)下推桿實(shí)現(xiàn)小蓋脫模。如果推桿頂 出速度小于動(dòng)、定模分型速度，鉸鏈就有可能被拉斷。如果頂出速度大于分型速度， 將出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，杠桿會(huì)折斷。因此從理論上開模時(shí)頂出速度應(yīng)與分型速度相等。 （2）模具完全打開后頂出機(jī)構(gòu)的定位與復(fù)位 完全開模后脫模機(jī)構(gòu)狀態(tài)如圖 b 所示。在彈簧力作用下推桿復(fù)位將使杠桿逆時(shí)針 旋轉(zhuǎn)。為保證合模時(shí)頂出機(jī)構(gòu)順利復(fù)位，杠桿端部圓弧應(yīng)最低 A 在水平方向的位置不 能超過軸承回轉(zhuǎn)中心軸線，應(yīng)留一定間隙 S，否則無法合模。完全開模后杠桿逆時(shí)針旋 轉(zhuǎn)的限位由圖示結(jié)構(gòu)保證。 3.2.6 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 塑料模閉合時(shí)為保證型腔形狀和尺寸的準(zhǔn)確性，應(yīng)按一定的方向和位置合模，因 此必須設(shè)有導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向裝置，其主要零件是導(dǎo)柱和 導(dǎo)套。 5 1）導(dǎo)向裝置的作用 導(dǎo)向、定位和承受一定的側(cè)向壓力。 2）導(dǎo)向零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則： 導(dǎo)向零件應(yīng)合理的均勻分布在模具的周圍或者靠近邊緣的部位。 根據(jù)模具的大小，來定模具導(dǎo)柱的數(shù)量。 為了便于塑料塑件的脫模，導(dǎo)柱通常安裝于模具的動(dòng)?；蛘叨?。 當(dāng)上模板與下模板采用合模時(shí)，導(dǎo)柱裝配處直徑應(yīng)與導(dǎo)套外徑相等。 各導(dǎo)柱、導(dǎo)套的軸線應(yīng)保證平行，否則將影響合模的準(zhǔn)確性，甚至損壞導(dǎo)向零 件。 隨著導(dǎo)柱和導(dǎo)套已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化了，導(dǎo)柱和導(dǎo)套的選擇已經(jīng)不是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。 隨著標(biāo)準(zhǔn)模架的選用，導(dǎo)柱、導(dǎo)套也隨著配套選用。同時(shí)考慮到塑件精度要求較高， 因此在推出機(jī)構(gòu)上也采用導(dǎo)向裝置。推板導(dǎo)柱和導(dǎo)套也標(biāo)準(zhǔn)化，在選用時(shí)只要選擇合 適的直徑即可。 3.2.7 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 冷卻系統(tǒng)是指模具中開設(shè)的水道系統(tǒng)，它與外界水源連通，根據(jù)需要組成一個(gè)或 者多個(gè)回路的水道。 注射模具中冷卻系統(tǒng)的作用有二： 1） 帶走高溫塑料熔體在冷卻定型過程中所放出的熱量； 2） 將模具溫度控制在設(shè)定的范圍內(nèi)。 在設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1.冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大。 2.冷卻水道與型腔表面的距離應(yīng)盡量相等。 3.冷卻水道的出、入口溫差應(yīng)盡量相等。 4.冷去水道沿著塑件的收縮方向設(shè)置。 5.冷卻水道的直徑應(yīng)在 8- 12。 6.冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)防止漏水。 通過計(jì)算，采用5根直徑為8mm的冷卻管道，采用串聯(lián)冷卻形式外接冷卻水對模 具進(jìn)行冷卻。如圖16所示： 圖16. 冷卻系統(tǒng)布置 3.2.8 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 由于注塑模具的澆注系統(tǒng)和型腔中積存空氣，同時(shí)注入型腔的熔融塑料逸出揮發(fā) 性氣體，必須設(shè)計(jì)排氣系統(tǒng)將氣體排出，否則將使塑件產(chǎn)生銀紋，氣孔及流動(dòng)痕等缺 陷。所以注射模的排氣是模具設(shè)計(jì)中不可忽視的一個(gè)問題，特別是快速成型工藝對注 射模排氣的要求更加嚴(yán)格。 注射模內(nèi)的氣體有一下幾個(gè)來源： 1.進(jìn)料系統(tǒng)和型腔中存有氣體。 2.塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而成的水蒸汽。 3.由于注射溫度過高，塑件分解所產(chǎn)生的氣體。 當(dāng)模具排氣不良時(shí)，氣體受壓縮作用而產(chǎn)生的反壓力會(huì)阻止塑料融體的正?？焖?充模；而且，氣體壓縮產(chǎn)生的熱量會(huì)使塑料燒焦。 3.2.9 模架的選用 根據(jù)型腔布局、澆注系統(tǒng)形式、成型零件結(jié)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)置要求， 然后根據(jù)設(shè)計(jì)手冊 【6】 選型模架。如下圖17所示： 圖17 標(biāo)準(zhǔn)模架 3.3 型芯型腔的工作尺寸計(jì)算 型零件工作尺寸計(jì)算均采用平均法計(jì)算。材料的收縮率為 1.0%3.0% 【3】 ，故平 均收縮率為 Scp=（1.0+3.0）%/2=2%，模具制造公差取 Z=/3。 類別 塑件尺寸 計(jì)算公式 型腔或型芯的工 作尺寸 39 1.05439 25 9.026 44 13. 5 08.74 16 .016 1 7.8 3 04.92 50 .0765 4 4.83 42 0.2 84 8.045 R4 7.93R型腔徑向 尺寸 R10 08.6 1 09.21 3 .3 2 07.8 5 0.45 22 7.62 31 08.31 86 09.67 50 0.245 型芯徑向 尺寸 R10 9.1 ZCPSML043)%( 043)%( ZCPSML R15 07.541 R13 09.63 R14 09.5214 R19 01.6 10 .04 9 21.0978 1 . 13 19.053型腔深度 尺寸 5 7.04 9 9. 151 0.2315 4 08.4 11 09.31 3 09.27 型芯高度 尺寸 36 09.831 注：表中公式按模具設(shè)計(jì)手冊查得 表 2.型腔、型芯工作尺寸計(jì)算 3.4 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須使得在一個(gè)注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機(jī)額定注射 量的 80%以內(nèi)。校核公式為： ZCPSMH032)%(032)%( zCPSMhh mn%8021 式中 -型腔數(shù)量 -單個(gè)塑件的體積（ ）3c -澆注系統(tǒng)所需塑料的體積（ ）2 3m 本設(shè)計(jì)中：n=2 754.25 =5.12 132 M=2X754.25+5.12X1.06=1589.06g 注塑機(jī)額定注塑量為 3619g 3619X0.8=2895.2g1589.06g 注射量符合要求 3.5 注塑工藝條件的確定 注塑工藝條件為：料筒溫度：后段 160180、中段 180200、前段 200220，噴嘴溫度 170180，注射壓力 70100MPa ，模具溫度 8090，螺桿 轉(zhuǎn)速 48r/min。 3.6 繪制模具總裝圖 圖 18.燈罩注射模主視圖 圖 19. 燈罩注射模左視圖 圖 20.燈罩注射模俯視圖 3.7 模具動(dòng)作原理 模具工作工程為:動(dòng)模板開模，滑塊開，取產(chǎn)品，閉模。 4 注射機(jī)模具材料選擇 為了防止模具在熱處理后產(chǎn)生變形，從而影響模具的精度。對于一些較精密的零件 可采用預(yù)硬型塑料模具鋼。這種模具剛預(yù)先進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，在切削加工后不再進(jìn)行熱 處理而直接進(jìn)行使用，從而避免了由于熱處理而引起的模具變形和裂紋問題。 在本次設(shè)計(jì)中，由于塑件產(chǎn)品對成型外表面要求較嚴(yán)，又考慮到產(chǎn)品生產(chǎn)量大， 為提高模具強(qiáng)度、剛度，型腔型芯便于加工和更換等原則，所以型腔型芯等采用進(jìn)口 P20。 5 結(jié)束語 結(jié)合塑件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過分型面實(shí)現(xiàn)了動(dòng)、定模雙側(cè)開啟，能自動(dòng)脫出流道凝料和 塑件；利用UG軟件進(jìn)行分析，確定了最佳進(jìn)料口位置，組合式型芯設(shè)計(jì)使模具結(jié)構(gòu)緊 湊，運(yùn)動(dòng)可靠； 歷經(jīng)近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，敬請各位老師對我的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程做最后 的檢驗(yàn)。通過對燈罩注射成型工藝與模具設(shè)計(jì)，對 UG 軟件在模具設(shè)計(jì)方面的指導(dǎo)和應(yīng) 用有了進(jìn)一步的了解；同時(shí)掌握了模流分析的流程方法；掌握了聚丙烯制品模具的結(jié) 構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算方法，對獨(dú)立設(shè)計(jì)模具具有了一次新的鍛煉。 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，認(rèn)識到了自己知識上的欠缺，但通過這次設(shè)計(jì)也使自己對所 學(xué)專業(yè)知識得到更充分的融匯和貫通，同時(shí)對 UG、CAD 等模具設(shè)計(jì)輔助軟件操作更加 熟練，可以為我即將走上工作崗位打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) 1俞芙芳.新編簡明塑料模具實(shí)用手冊J.福建科學(xué)技術(shù)出版社，2006。 2俞芙芳.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì).華中科技大學(xué)出版社，2006。 3賈潤禮.實(shí)用注塑模設(shè)計(jì)手冊.中國輕工業(yè)出版社。2000. 4唐志玉.塑料模具設(shè)計(jì)師指南.國防工業(yè)出版社。1999. 5黃曉燕.簡明塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)手冊。上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2006 。 6馮炳堯.模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊. （第三版）上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2008。 7王剛主編.UG 模具分析應(yīng)用實(shí)例J.清華大學(xué)出版社,2005. 8楊風(fēng)霞 工藝參數(shù)對塑件熔接痕性能的影響J 塑料工業(yè) 2006 第 34 卷第 9 期 9王戰(zhàn)峰，洗發(fā)水燈罩注射模設(shè)計(jì)，中國超日模具 （塑料注射模技術(shù)） ，2006 年第 5 期，38-51 10劉保臣等，雙脫模模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，工程塑料應(yīng)用 2007 年第 35 卷第 4 期 http：/ 11屈華昌，潤膚露燈罩注射模設(shè)計(jì)，模具技術(shù) 1997.NO.3，40-42 致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)得到了 XXX 悉心指導(dǎo)。X 老師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、勤奮的工作精神 給我留下了深刻的印象。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，俞老師對我們嚴(yán)格要求，百忙中悉心指導(dǎo)，傳授 模具設(shè)計(jì)理念，耐心解說模具的動(dòng)作機(jī)理，使我得以順利完成本次設(shè)計(jì)。在論文的寫作過程中， XX 本著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精心指導(dǎo)我論文的寫作，值此論文完成之際，謹(jǐn)向俞老師表示崇高的敬 意和衷心的感謝！ 感謝大學(xué)四年來所有老師對我們的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我們能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識，并在畢 業(yè)設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)！ 此外感謝我所有的同學(xué)，在此次設(shè)計(jì)中你們也給予了我莫大的幫助，才使畢業(yè)設(shè)計(jì)會(huì)順利完成! 最后祝母校今后蓬勃發(fā)展，早日成為全國工科類大學(xué)的名校！ xxx 20150411