臺燈罩模具設計

《臺燈罩模具設計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《臺燈罩模具設計（50頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

臺燈罩模具設計 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 學 生： 指 導 教 師： 完 成 日 期： 2014年5月1日 學院 摘 要 模具技術是一門綜合性很強的學科，是近年來飛速發(fā)展的學科之一。以塑料模具的發(fā)展尤為迅速。在現(xiàn)代生活中能離開模具的產品是越來越少了，隨著模具制造行業(yè)的發(fā)展，許多企業(yè)開始追求提高產品質量及生產效率，縮短設計周期及制造周期，降低生產成本，最大限度地提高模具設計和制造業(yè)的應變能力等目標。 本課題是設計臺燈罩的注射模具。該課題從產品結構工藝性，具體模具結構出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型零件的結構、脫模推出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注射機的選擇及有關參數的校核進行了詳細的設計。最后在設計過程中運用PRO/E AutoCAD2007軟件進行注塑模結構設計與計算并繪制出模具總裝圖以及主要零件圖，并確保模具結構的可靠性、合理性、實用性。 關鍵詞：PRO/E，Auto CAD2007，模具技術，注射成型，模具設計和制造。 I Abstract Mold Technology is a very comprehensive subject, which is one of the rapid development in recent years. Especially as representative of the Plastic Mold develops rapidly much more.Even the majority of the products can’t depart from mold technology in the current life , Which reveals its obvious importance. With the development of the mold manufacturing industry ,lots of enterprises begin to seek after improving quality and efficiency, shortening the cycle of design and manufacture, reducing the cost, improving strain capacity of the mold design and manufacturing maximumly as targets etc. In this topic the desk lamp of injection mold is designed. The product structure technology based on the mould structure, specific mould gating system, the structure of its molding part, parting launch system, cooling system, injection machine selection and related parameter checking have been designed detailedly.Finally the application in the design process, PRO/E and AutoCAD2007 software for the structural design of the injection molding and calculates and draws out the mould assembly diagrams, and drawing of the main parts. And make sure that the mould structure of reliability, rationality, practicality. Key words:PRO/E，Auto CAD2007，Mold Technology, Injection Molding, Mold Design and Manufacturing. II 目 錄 摘要 Abstract 第一章 緒論 1 1.1模具及模具工業(yè)的發(fā)展與現(xiàn)狀 1 1.2塑料成型模具的種類 1 1.3注射模具的發(fā)展方向 2 第二章 塑料成型工藝 3 2.1 塑件材料的選擇 3 2.2確定成型方法 3 2.3注塑成型工藝過程 4 2.3.1 成型前的準備 4 2.3.2 注塑成型過程 4 2.3.3、塑件的后處理 5 2.4塑件的結構工藝性 5 2.5 塑件成型工藝參數 7 2.5.1 溫度 7 2.5.2 壓力 8 2.5.3 成型周期 9 第三章 臺燈罩注射模具設計 11 3.1注塑成型設備 11 3.1.1注塑機結構組成 11 3.1.2 注塑機的分類 11 3.1.3 注塑機的型號規(guī)格 12 3.2注射模具分類及典型結構 12 3.2.1注射模分類 12 3.2.2注射模典型結構 12 3.3臺燈罩模具的結構設計 13 3.3.1分型面位置的確定 13 3.3.2型腔數量的確定 14 3.3.3 澆注系統(tǒng)設計 14 3.3.4 成型零件設計 16 3.3.5 合模導向機構設計 19 3.3.6 推出機構設計 20 3.3.7 模具溫度調節(jié)系統(tǒng)設計 22 3.3.8 標準模架的選用 22 3.3.9 模架的尺寸計算 23 III 3.4 注射模具與注射機的關系 24 3.4.1 選擇注塑機 24 3.4.2最大注射量的校核 25 3.4.3 注射壓力的校核 26 3.4.4 鎖模力的校核 26 3.4.5 安裝部分尺寸校核 27 3.4.6 開模行程的校核 28 3.4.7 注射機定位孔與模具定位圈配合校核 28 3.4.8 推出裝置的校核 28 第四章 臺燈罩模具三維設計 29 4.1臺燈罩三維造型及模具設計 29 4.2 模架設計 31 4.2.1 定義模具模架 31 4.2.2 添加設備 32 4.2.3 設計頂出機構 33 4.2.4 設計冷卻系統(tǒng) 33 4.2.5 動畫模擬開模 34 第五章 臺燈罩注射仿真分析 37 5.1 Pro/e塑料顧問的簡介 37 5.2 塑料顧問模塊的進入 37 5.3 分析功能應用 37 5.4 分析結果 37 5.5分析結果的輸出 39 5.6 注射仿真分析的優(yōu)缺點 40 第六章 小結與展望 41 6.1小結 41 6.2展望 41 致 謝 42 參考文獻 43 附 錄 44 IV 劉玉鵬 臺燈罩模具設計 第一章 緒論 1.1模具及模具工業(yè)的發(fā)展與現(xiàn)狀 模具是工業(yè)生產的基礎工藝裝備。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關注。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通訊等產品中，60%~80%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具生產技術水平的高低，已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。 80年代以來，在國家產業(yè)政策和與之配套的一系列國家經濟政策的支持和引導下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為13%，1999年我國模具工業(yè)產值為245億，至2002年我國模具總產值約為360億元，其中塑料模約30%左右。在未來的模具市場中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。 我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。成型工藝方面，多材質塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟，一些廠家還使用C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達20%以上，一般采用內熱式或外熱式熱流道裝置，少數單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。目前，國內市場對中高檔模具的需求量很大，但要求國產模具必須在質量、交貨期等方面滿足用戶的需求。另外，隨著近年來工業(yè)發(fā)達國家的人工費用增加，其模具生產正向發(fā)展中國家特別是東南亞國家轉移。因此，只要國產模具的質量能夠有提高，交貨期能夠保證，模具出口的前景是十分樂觀的。有專家認為，伴隨著世界經濟的一體化浪潮，全球制造業(yè)加速向中國大陸地區(qū)轉移已是大勢所趨，中國也將逐步發(fā)展成為世界級的制造業(yè)基地。 1.2塑料成型模具的種類 模具的類型通常是按照加工對象和工藝的不同進行分類，從行業(yè)角度的區(qū)分來看主要有塑料模具、橡膠模具、金屬冷沖模具、金屬冷擠壓模具和熱擠壓模具、金屬拉拔模具、粉末冶金模具、金屬壓鑄模具、金屬精密鑄造模具、玻璃模具、玻璃鋼模具等等。 其中塑料模具又包括：注射模、壓縮模、傳遞模、擠出模、中空吹塑模、真空成型模、壓縮空氣成型模、旋轉成型模、發(fā)泡成型模和空氣輔助成型模和水輔助成型模等多種模具。 1.3注射模具的發(fā)展方向 據業(yè)內人士分析，未來我國模具發(fā)展趨勢包括10個方面： 1、模具日趨大型化。 　　2、模具的精度將越來越高。10年前精密模具的精度一般為5微米，現(xiàn)已達到2~3微米，1微米精度的模具也將上市。 　　3、多功能復合模具將進一步發(fā)展。新型多功能復合模具除了沖壓成型零件外，還擔負疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務，對鋼材的性能要求越來越高。 　　4、熱流道模具在塑料模具中的比重也將逐漸提高。 　　5、隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應高壓注塑成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展。 6、標準件的應用將日益廣泛。模具標準化及模具標準件的應用將極大地影響模具制造周期，還能提高模具的質量和降低模具制造成本。 7、快速經濟模具的前景十分廣闊。 8、隨著車輛和電機等產品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高。同時對壓鑄模的壽命和復雜程度也將提出越來越高的要求。 9、以塑代鋼、以塑代木的進程進一步加快，塑料模具的比例將不斷增大。由于機械零件的復雜程度和精度的不斷提高，對塑料模具的要求也越來越高。 10、模具技術含量將不斷提高。 第二章 塑料成型工藝 2.1 塑件材料的選擇 結合臺燈罩壁薄的特點，本課題選流動性較好的材料：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）。 1、使用性能 綜合性能好，沖擊強度、力學強度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學穩(wěn)定性，電氣性能良好；易于成型和機械加工，其表面可渡鉻，適合制作一般機械零件、減磨零件、傳動零件和機構零件。 2、 成型性能 （1）無定型塑料。其品種很多，各品種的機電性能及成型特征也各有差異，應按品種來確定成型方法及成型條件。 （2）吸濕性強。水的質量分數小于0.3%，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應要求長時間預熱干燥。 （3）流動性中等。溢邊料0.004mm左右。 （4）模具設計時注意澆注系統(tǒng)，選擇好進料口的位置、進料形式。當推出力過大或機械加工時塑件表面易呈現(xiàn)白色痕跡。 3、 ABS的主要性能指標見表2-1。 表2-1 ABS的性能指標 密度/(gcm-3) 1.28~1.08 屈服強度/MP 50 比體積/(cm3g-1) 0.86~0.98 拉伸強度/MP 38 吸水率/% 0.2~0.4 拉壓強度/MP 53 熔點/℃ 130~160 拉彎強度/MP 80 計算收縮率/% 0.3~0.8 拉伸彈性模量/MP 1.4103 比熱容/[J(kg℃) -1] 1470 彎曲彈性模量/MP 1.4103 2.2確定成型方法 塑料注塑成型，又稱注射成型，是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一，除用于熱塑性塑料成型外，近年來，也用于部分熱固性塑料的成型加工。注塑成型生產效率高、易于實現(xiàn)機械化和自動化、并能制造外形復雜、尺寸精確的塑料制品，大約60%～70%的塑料制件用此方法生產。本課題的臺燈罩采用塑料注塑成型方法。 2.3注塑成型工藝過程 2.3.1 成型前的準備 為使注塑成型過程順利進行和保證塑件質量，成型前應該對所用塑料原料和設備作好一些準備工作。 （1）檢驗塑料原料的色澤、顆粒大小、均勻性等；測定塑料的工藝性能；如果來料是粉料，則有時還需要對其進行染色和造粒；對易吸濕的塑料進行充分的干燥和預熱。 （2）對料筒進行清洗或拆換。 （3）塑件帶有金屬嵌件時，應對嵌件進行預熱，防止嵌件周圍產生過大內應力。 （4）脫模困難的塑件，要選擇合適的脫模劑。脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而覆在模具表面的一種助劑。常用的脫模劑有硬脂酸鋅、液體石蠟、硅油等。 2.3.2 注塑成型過程 注塑過程：首先將準備好的塑料加入注塑機的料斗，然后送進加熱的料筒中，經過加熱熔融塑化成粘流態(tài)塑料，在注塑機的柱塞或螺桿的高壓推動下經噴嘴壓入模具型腔，塑料充滿型腔后，需要保壓一定時間，使塑件在型腔中冷卻、硬化、定型，壓力撤消后開模，并利用注塑機的頂出機構使塑件脫模，最后取出塑件。這樣就完成了一次注塑成型工作循環(huán)，以后是不斷重復上述周期的生產過程。由上面的說明可以知道，注塑成型過程包括加料、塑化、注射、脫模等幾個步驟。 塑化是顆粒狀塑料在注射機料筒中經過加熱達到粘流狀態(tài)并且具有良好可塑性的過程。對塑料的塑化要求是：塑料熔體在進入型腔之前，既要達到規(guī)定的成型溫度，并要在規(guī)定的時間內提供足夠量的熔融塑化料各處的溫度盡量均勻一致，不發(fā)生或極少發(fā)生熱分解以確保生產的順利進行。螺桿式注塑機對塑料的塑化比柱塞式注塑機好得多。不管是何種形式的注塑機，注射過程均可分為充模、保壓、倒流、澆口凍結后的冷卻四個階段。 充模階段是從柱塞或螺桿開始向前移動起，到塑料熔體經過噴嘴及模具澆注系統(tǒng)充滿型腔時為止。 塑料熔體充滿型腔后，熔體開始冷卻收縮，但柱塞或螺桿繼續(xù)保持施壓狀態(tài)，料筒內的熔料會向模具型腔內繼續(xù)流入進行補縮，以形成形狀完整而致密的塑件。這一階段稱為保壓階段。 倒流階段是柱塞或螺桿開始后退保壓結束時開始的，這時型腔內的壓力比流道內的高，因此會發(fā)生塑料熔體的倒流，從而使型腔內的壓力迅速下降，直到澆口處熔料凍結倒流才結束。如果保壓結束之前澆口已經凍結或者在噴嘴中裝有止逆閥，則倒流階段就不會存在。 澆口凍結后的冷卻是從澆口的塑料完全凍結時開始，這一階段型腔內塑料繼續(xù)進行冷卻，沒有塑料從澆口處流進或流出，但型腔內還可能有少量的流動。應該指出，塑料從注入型腔后即被冷卻，直至脫模時為止。 脫模是塑件冷卻到一定溫度后開模，在推出機構的作用下將塑料制件推出模外的過程。 2.3.3 塑件的后處理 為改善和提高塑件的性能和尺寸穩(wěn)定性，塑件經脫模或機械加工后應進行適當的后處理。后處理主要是指退火和調濕處理。 （1）退火處理 退火處理是將塑料制件放在定溫的加熱液體介質中（如熱水、熱的礦物油、甘油、乙二醇和液體石蠟）或熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時間，然后緩慢冷卻的過程。目的是減少或消除塑件的內應力。 （2）調濕處理 調濕處理是將剛脫模的塑件放在熱水中隔絕空氣進行防止氧化的退火，同時加快達到吸濕平衡的一種后處理方法。目的是使塑件的顏色、性能、尺寸得到穩(wěn)定。聚酰胺類塑料制件通常需要進行調濕處理。 2.4塑件的結構工藝性 要想獲得合格的塑料制件，除合理選用塑件的原材料外，還必須考慮塑件的結構工藝性。塑件的結構工藝性與模具設計有直接關系，只有塑件結構設計滿足成型工藝要求，才能設計出合理的模具結構，以防止成型時產生氣泡、縮孔、凹陷及開裂等缺陷，達到提高生產率和降低成本的目的。塑件結構工藝性設計的主要內容包括：尺寸和精度、表面粗糙度、塑件形狀、壁厚、斜度、加強筋、支承面、圓角、孔、螺紋、齒輪、嵌件、文字、符號及標記等。 1、脫模斜度 查表2-2可知ABS型腔的脫模斜度為，型芯的脫模斜度為。 表2-2 常用塑件的脫模斜度 塑料名稱 脫模斜度 凹模 型芯 聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、氯化聚醚 硬聚氯乙烯、聚碳酸酯 聚苯乙烯、有機玻璃、ABS、聚甲醛 熱固性塑料 2、壁厚 塑料制品的壁厚對制品質量有至關重要的影響。壁厚過厚，不但用料多，成本高還容易產生氣泡、縮化、凹陷等缺陷，而且冷卻時間長生產效率低（對熱塑性塑料制品而言）。壁厚過薄，成型困難，流動阻力大，尤其是大型制品和形狀復雜制品。 制品最小壁厚的確定原則： （1）脫模時受頂出零件的推力不變形； （2）能承受裝配時緊固力。壁厚因制品大小和塑料品種的不同而異。熱塑性塑料制品的最小壁厚可達到0.25mm，但一般在（0.6~0.9）mm之間。常用壁厚為（2~4）mm。 本課題臺燈罩的壁厚為2mm。 （3）制品的精度 影響制品精度的因素較多。首先是模具的制造精度和模具的磨損量，其次是成型工藝條件的變化所引起的塑料收縮率的波動。另外，成型后的實效率變化和模具結構形式對尺寸精度也有一定的影響。因此，對塑料制品的精度要求不能過高，應在保證使用性能的情況下，盡可能選用低精度等級。 本課題采用一般精度MT3，對應公差為0.55mm。 （4）制品的表面粗糙度 塑料制品的表面粗糙度主要取決于成型模具型腔表面的粗糙度。另外，塑料品種，成型工藝以及成型模具型腔表面的磨損和腐蝕對制品的表面粗糙度也有一定的影響。一般情況下，模具型腔表面的粗糙度也有一定的影響。一般情況下，模具型腔表面的粗糙度要比所成型制品的表面粗糙度低1-2級。 本課題可選用Ra（1.6~0.2）m。 2.5 塑件成型工藝參數 2.5.1 溫度 在注塑成型時需控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度、模具溫度等。 （1）料筒溫度 料筒溫度應控制在塑料的粘流溫度Tf（對結晶型塑料為熔點Tm）和熱分解溫度Td之間。 料筒溫度直接影響到塑料熔體充模過程和塑件的質量。料筒溫度高，有利于注射壓力向模具型腔內傳遞，另外，使熔體粘度降低，提高流動性，從而改善成型性能，提高生產率，降低制品表面粗糙度。但料筒溫度過高，時間過長時，塑料的熱降解量增大，塑件的質量會受到很大影響。選擇料筒溫度時，應考慮以下幾方面的影響因素： ① 塑料的特性 熱敏性塑料如聚甲醛、聚氯乙烯等要嚴格控制料筒的最高溫度和在料筒中的停留時間；玻璃纖維增強的熱塑性塑料由于流動性差而要適當提高料筒溫度；對于熱固性塑料，為防止熔體在料筒內發(fā)生早期硬化，料筒溫度傾向于取小值。 ② 注塑機類型 螺桿式注塑機由于螺桿轉動時的剪切作用能獲得較大的摩擦熱，促進塑料的塑化，因而料筒溫度選擇比柱塞式注塑機低10～20℃。 ③ 塑件及模具結構特點 薄壁塑件的型腔比較狹窄，塑料熔體注入時的阻力大，冷卻快。料筒溫度應選擇高一些，反之則低一些。對于形狀復雜或帶有嵌件的制件，或者熔體充模流程曲折較多或較長時，料筒溫度也應選擇高一些。 料筒溫度并不是一個恒溫，而是從料斗一側開始到噴嘴為止是逐步升高的，這樣可使塑料溫度平穩(wěn)上升達到均勻塑化的目的。 （2）噴嘴溫度 選擇噴嘴溫度時，考慮到塑料熔體與噴孔之間的摩擦熱能使熔體經過噴嘴后出現(xiàn)很高的溫升，為防止熔體在直通式噴嘴可能發(fā)生的“流涎現(xiàn)象”，通常噴嘴溫度略低于料筒的最高溫度。但對于熱固性塑料一般都將噴嘴溫度的取值高于料筒溫度，這樣一方面使其自身具有良好的流動性，另一方面又能接近硬化溫度的臨界值，即保證了注射成型，又有利于硬化定型。 料筒溫度和噴嘴溫度主要影響塑料的塑化和流動，由于其影響因素很多，一般都在成型前通過“對空注射法”或“塑件的直觀分析法”來進行調整，以便從中確定最佳的料筒和噴嘴溫度。 （3）模具溫度 模具溫度主要影響塑料在型腔內的流動和冷卻，它的高低決定于塑料的結晶性、塑件的尺寸與結構、性能要求以及其他工藝條件（熔料溫度、注射壓力及注射速度、成型周期等）。如對于熔體粘度高的非結晶型塑料應采用較高的模溫；塑件壁厚大時模溫一般要高，以減小內應力和防止塑件出現(xiàn)凹陷等缺陷。對于熱固性塑料模具溫度一般較高，通常控制在150～220 ℃度范圍，另外動模溫度有時還需要比定模高出10～15 ℃，這樣會更有利于塑件硬化定型。 模具溫度根據不同塑料的成型條件，通過模具的冷卻（或加熱）系統(tǒng)控制。 對于要求模具溫度較低的塑料，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、ABS塑料、聚氯乙烯等應在模具上設冷卻裝置；對模具溫度要求較高的塑料，如聚碳酸脂、聚砜、聚甲醛、聚苯醚等應在模具上設加熱系統(tǒng)。 2.5.2 壓力　　　 注塑成型過程中的壓力包括塑化壓力和注射壓力兩種。 （1）塑化壓力 塑化壓力又稱背壓，是注塑機螺桿頂部熔體在螺桿轉動后退時受到的壓力。增加塑化壓力能提高熔體溫度，并使溫度分布均勻，但增加塑化壓力會降低塑化速率、延長成型周期，甚至可能導致塑料的降解。一般操作中，塑化壓力應在保證塑件質量的前提下越低越好，具體數值隨所選用的塑料品種而變化，通常很少超過6 MPa。如聚酰胺塑化壓力必須較低，否則塑化速率將很快降低。注射熱固性塑料時一般塑化壓力都比熱塑性塑料取的小，約為3.4～5.2 MPa，并在螺桿啟動時可以接近于零。但要注意的是，背壓力如果過小，物料易充入空氣，使計量不準確，塑化不均勻。 （2）注射壓力 注射壓力是指柱塞或螺桿頭部注射時對塑料熔體所施加的壓力。它的作用：一是克服塑料熔體從料筒流向型腔時的阻力，保證一定的充模速率；二是對塑料熔體進行壓實。注射壓力的大小，取決于塑料品種、注射機類型、模具澆注系統(tǒng)的結構、尺寸與表面粗糙度、模具溫度、塑件的壁厚及流程大小等多種因素。近年來，采用注塑流動模擬的計算機分析軟件，可對注射壓力進行優(yōu)化設計。總的來說，確定注射壓力的原則是： ① 對于熱塑性塑料，注射壓力一般在40～130 MPa之間。熔體粘度高，冷卻速度快的塑料以及成型薄壁和長流程的塑件，采用高壓注射有利于充滿型腔；成型玻璃纖維增強塑料時采用高壓注射有利于塑件表面光潔。其他均應選用低壓慢速注射為宜。但要提醒的是，如果注射壓力過高，塑件易產生飛邊使脫模困難，另外使塑件產生較大的內應力，甚至成為廢品。注射壓力過低則易產生物料充不滿型腔，甚至根本不能成型等現(xiàn)象。 ② 對于熱固性塑料，由于熔料中填料較多，粘度較大，且在注射過程中對熔體有溫升要求，注射壓力一般要選擇大一些，常用范圍約為100～170 MPa。 ③ 在其他條件相同的情況下，柱塞式注塑機作用的注塑壓力應比螺桿式的大，因為塑料在柱塞式注塑機料筒內的壓力損失比螺桿式的大。 為了保證塑件的質量，對注射速度（熔融塑料在噴嘴處的噴出速度）常有一定的要求。一般高壓注射時注射速度高，低壓注射時速度低。塑件的壁厚對注射速度取值的影響很大，一般厚壁塑件采用較低的注射速度，反之則相反。 型腔充滿后，注射壓力的作用在于對模內熔料的壓實。在生產中，壓實時的壓力等于或小于注射時所用的注射壓力。如果注射和壓實的壓力相等，往往可使塑件的收縮率減小，尺寸波動較小，但會造成脫模時的殘余應力較大，成型周期過長。對結晶型塑料如聚甲醛，壓實壓力大可以提高塑料的熔點，使脫模提前進行，因而成型周期不一定增長。如壓實壓力小于注射壓力，則塑件的性能及脫模與上述情況相反。 2.5.3 成型周期 完成一次注塑過程所需的時間稱為注塑成型周期。它包括以下幾部分： （1） 注射時間 注射時間包括充模時間、保壓時間和合模冷卻時間。其中保壓時間和冷卻時間合計為總的冷卻時間。充模時間直接反比于充模速率，生產中約為3～5 s。保壓時間就是對塑料的壓實時間，在整個注射時間中所占比例較大，約為20～120 s。冷卻時間以保證塑件脫模時不引起變形為原則，一般約為30～120 s。生產中注射時間一般在0.5～2min，厚大件可達5～10 min。 （2）其他時間（輔助時間）包括開模、脫模、涂脫模劑、安放嵌件、合模等時間。成型周期直接影響勞動生產率和設備的利用率，因此，在生產中，在保證塑件質量的前提下，應盡量縮短成型周期中各階段的時間。其中，注射時間和冷卻時間對塑件質量起著決定性的作用，要根據實際情況合理選擇。 （3）常用塑料的注塑成型工藝參數見表2-3。 表2-3 常用塑料的注塑工藝條件 塑 料 品 種 注射溫度/℃ 注射壓力/MPa 成形收縮率/% 聚乙烯 180～280 49～98.1 1.5～3.5 硬聚氯乙烯 150～200 78.5～196.1 0.1～0.5 聚丙烯 200～260 68.7～117.7 1.0～2.0 聚苯乙烯 160～215 49.0～98.1 0.4～0.7 聚甲醛 180～250 58.8～137.3 1.5～3.5 聚酰胺（尼龍66） 240～350 68.7～117.7 1.5～2.2 ABS 236～260 54.9～172.6 0.3～0.8 聚碳酸酯 250～300 78.5～137.3 0.5～0.8 第三章 臺燈罩注射模具設計 3.1注塑成型設備 3.1.1注塑機結構組成 （1） 注塑裝置 注射裝置的主要作用是使固態(tài)的塑料顆粒均勻地塑化成熔融狀態(tài)，并以足夠的壓力和速度將塑料熔體注入到閉合的模具型腔中。注射裝置包括料斗、料筒、加熱器、計算裝置、螺桿（柱塞式注射機為柱塞和分流梭）及其驅動裝置、噴嘴等部件。 （2） 合模裝置 合模裝置的作用有三點，第一是實現(xiàn)模具的開閉動作，第二是成形時提供足夠的夾緊力使模具緊鎖，第三是開模時推出模內的塑料制品。合模裝置可以是機械式，也可以是液壓式或者液壓機械聯(lián)合作用方式。 （3） 推出機構 推出機構的作用是開模時推出模內的塑料制品。推出機構也有機械式推出和液壓式推出兩種，液壓式推出既有單點推出，又有多點推出。 （4） 液壓傳動和電器控制 由注射成形過程可知，注射成形由塑料熔融、模具閉合、熔體充模、壓實、保壓、冷卻定型、開模推出制品等多道工序組成。液壓傳動和電器控制系統(tǒng)是保證注射成型過程按照預定的工藝要求（壓力、速度、時間、溫度）和動作程序準確進行而設置的。液壓傳動系統(tǒng)是注射機的動力系統(tǒng)，而電器控制系統(tǒng)是各個動力液壓缸完成開啟、閉合、注射和推出等動作的控制系統(tǒng)。 3.1.2 注塑機的分類 注塑機的分類方法很多，目前使用較多的是按注塑機外形特征分類，這種分類方法主要是根據注塑機的合模裝置和注射裝置的相對位置進行分類的。 1、臥式注塑機 合模裝置與注射裝置的運動軸線呈一線水平排列，具有機身低，操作、維修方便，自動化程度高等特點。所以這種形式應用最廣，對大、中、小型都適用，是目前注塑機最基本的形式。 2、立式注塑機 合模裝置與注射裝置的運動軸線呈一線并垂直排列，具有占地面積小，模具拆裝容易，模具內安放嵌件方便等優(yōu)點。但制品頂出后不易脫落，不易實現(xiàn)全自動化操作，且機身高，加料、維修不方便。目前小型注塑機常采用這種形式。 3、角式注塑機 合模裝置和注射裝置的運動軸線互成垂直排列，其優(yōu)缺點介于立式和臥式之間，使用也較普遍，大、中、小型注塑機均有。 3.1.3 注塑機的型號規(guī)格 注塑機型號規(guī)格是用來表示注塑機加工能力的，而反映注塑機加工能力的主要參數是公稱注射量和鎖模力。因此常用公稱注射容積數量和鎖模力大小來表示注塑機型號規(guī)格。公稱注射量是指注塑機在注射螺桿（或柱塞）作一次最大注射行程時，注射裝置所能達到的對空注射量。鎖模力是由合模機構所能產生的最大模具閉緊力決定的，它反映了注塑機成型制品面積的大小。 一般用注塑機的公稱注射量和鎖模力同時來表示注塑機的加工能力，并以此作為注塑機的系列規(guī)格。國產注塑機的型號表示為：XS-ZY-125/90，型號中：X表示（成）形（機），S表示塑料，Z表示注射，Y表示預塑式，125表示公稱注射量為125 cm3，90表示最大鎖模力為9010 kN。 3.2注射模具分類及典型結構 3.2.1注射模分類 注射模可以按注射?？傮w結構分類，按塑料品種分類，按模具型腔的容量分類，按制品尺寸精度分類 3.2.2注射模典型結構 注射模一般可分為單分型面注射模、雙分型面注射模、斜導柱側向分型與抽芯注射模和帶有活動鑲件的注射模。 1、單分型面注射模 　　單分型面注射模也稱二板式注射模。它是注射模中最簡單的一種結構形式。這種模具只有一個分型面。單分型面注射模具可以根據需要，既可以設計成單型腔注射模，也可以設計成多型腔注射模，應用十分廣泛。 2、雙分型面注射模 雙分型面注射模具有兩個分型面。第一個分型面A-A是定模板與中間板的分型后澆注系統(tǒng)凝料由此脫出，第二個分型面B-B是中間板與推件板之間的分型，分型后塑件由此脫出。與單分型面注射模具比較，雙分型面注射模具在定模部分增加了一塊可以局部移動的中間板，所以也叫三板模（動模板、中間板、定模板）注射模具。雙分型面注射模常用于點澆口進料的單型腔或多型腔的注射模具，開模時，中間板在定模的導柱上與定模板作定距離分離，以便在這兩模板之間取出澆注系統(tǒng)凝料。 3、斜導柱側向分型與抽芯注射模 　　當塑件側壁有通孔、凹穴或凸臺時，其成型零件必須制成可側向移動的，否則塑件無法脫模。帶動型芯滑塊側向移動的整個機構稱側向分型與抽芯機構。其中的側向抽芯機構是由斜導柱和側型芯滑塊所組成的，此外還有楔緊塊、擋塊、滑塊拉桿、彈簧等一些輔助零件?！　　　　　　　　? 4、帶有活動鑲件的注射模 有些塑件上雖然有側向的通孔及凹凸形狀，但還有更特殊的要求，如模具上需要設置螺紋型芯或螺紋型環(huán)等。這樣的模具有時很難用側向抽芯機構來滿足側向抽芯的要求。為了簡化模具結構，將不采用斜導柱、斜滑塊等機構，而是在型腔的局部設置鑲件。開模時，這些活動鑲件不能簡單的沿開模方向與塑件分離，而是必須在塑件脫模時連同塑件一起移出模外，然后通過手工或專門的工具將它與塑件分離，在下一次合模注射之前，再重新將其放入模內。 采用活動鑲件結構形式的模具，其優(yōu)點不僅省去了斜導柱、滑塊等負責結構的設計與制造，使模具外形縮小，大大降低了模具的制造成本，更主要的是在某些無法安排斜滑塊等結構的場合，必須使用活動鑲件形式。這種方法的缺點是操作時安全性差，生產效率較低。 3.3臺燈罩模具的結構設計 結合臺燈罩塑件三維圖（圖3-1），三維圖尺寸為長305mm，寬126mm，高66mm。進行臺燈罩模具結構方案設計，需要考慮以下幾個方面，包括分型面位置的確定、型腔數量的確定、澆注系統(tǒng)設計、成型零件設計、合模導向機構設計、推出機構設計、模具溫度調節(jié)系統(tǒng)、標準模架的選用及模架的尺寸計算。 3.3.1分型面位置的確定　　　 分型面是模具上用于取出塑件和（或）澆注系統(tǒng)冷凝料的可分離的接觸表面。 分型面的設計原則：分型面應選擇在塑件斷面輪廓最大的位置，以便順利脫模。 在塑件設計階段，就應考慮成型時分型面的形狀和位置，否則無法用模具成型。在模具設計階段，應首先確定分型面和澆口的位置，然后選擇模具的結構。該塑件由于沒有側抽芯機構，結合塑件組成結構分析，設計一個分型面（圖3-2）比較合適且便于順利脫模。 分型面 圖3-1 臺燈罩三維圖 圖3-2 分型面 3.3.2型腔數量的確定 型腔的布置形式有很多，在布置型腔時，要求塑料通過流道那能夠順利到達型腔。通過對塑件結構分析，進行一模一腔（圖3-3）和一模兩腔（圖3-4）對比設計，考慮澆口位置的設計，由于塑件中等尺寸，一模兩件或一模多件的對稱布置，生產效率較高，故采用一模兩件生產，采用直澆口（圖3-5），塑件質量容易保證，從零件上端中心進料，料流比較順暢。 　　　 圖3-3一模一腔 3.3.3 澆注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)是指模具中塑料熔體由注射機噴嘴至型腔之間的進料通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并將注射壓力傳遞到型腔的各個部位，以獲得組織致密、輪廓清晰、表面光潔、尺寸精確地塑件。 圖3-4一模兩腔 圖3-5一模兩腔直澆口 1、對澆注系統(tǒng)的簡要分析 澆口位置的選擇原則：（1）盡量縮短流動距離；（2）澆口應開設在塑件壁厚最大處；（3）必須盡量減少熔接痕；（4）應有利于型腔中氣體排出；（5）考慮分子定向影響；（6）避免產生噴射和蠕動；（7）澆口處避免彎曲和受沖擊載荷；（8）注意對外觀質量的影響。 根據本塑件的特征，綜合考慮以上幾項原則分析，型腔設計成中心澆口，流道開在動模座上。 2、澆注系統(tǒng)組成 澆注系統(tǒng)由主流道、進料澆口和冷料穴組成。 （1） 流道設計 ① 主流道設計 主流道是連接注射機噴嘴與分流道的塑料熔融體通道。主流道如圖3-6所示。 D：主流道小端直徑=d+(0.5~1) mm =7.5+0.5=8 mm，在此主流道小端直徑選用8mm L：主流道長度，根據模具結構確定 α：主流道錐度，一般為2~ 4，本課題選用4。 ② 分流道設計 分流道是主流道與澆口之間的進料通道。如圖3-7所示。 （2）澆口設計 采用直接澆口，這種澆口由主流道直接進料，故熔體的壓力損失小，成型容易，且有利于補縮和排氣。 澆口套為標準件可選購，其結構如圖3-8所示。澆口套常用鋼材是T8A、T10熱處理要 求：（50-55）HRC。 主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1~2mm，在此選用主流道入口的凹坑球面半徑也應大于注射機噴嘴球頭半徑，通常為 =+（1~2) mm = 18 + 2 = 20 mm 圖3-6主流道 圖3-7分流道 3.3.4 成型零件設計 注射模的成型零件是指構成模具型腔的零件，通常包括凹模、型芯，以及各種型桿和成型鑲塊。本設計主要涉及對凹模和型芯的設計。 1、成型零件結構設計 圖3-8 澆口套 成型零件在工作時與塑料直接接觸，成型塑件。進行成型 零件的結構設計時，既要考慮保證獲得合格的塑件，又要便于加工制造，還要注意盡量節(jié)約貴重模具材料，以降低模具成本。 （1）凹模的結構設計 凹模是成型制品外表面的成型零件，是制品外表面形狀、結構的復制。 對于本課題，選用整體鑲入結構的凹模結構。整體鑲入結構的凹模，結構簡單易于制造，也便于維修和更換，一致性較好。凹模的結構如圖3-9所示。 （2）凸模的結構設計 凸模即成型塑料制品內表面的型芯。 對于本課題，選用整體鑲入結構的凸模。整體鑲入結構的凸模，結構簡單易于制造，也便于更換。凸模的結構如圖3-10所示。 圖3-9凹模 圖3-10凸模 2、成型零件工作尺寸的計算 對于標注公差的凹模、凸模尺寸按相應公式進行尺寸計算。 （1）平均收縮率 查表 2-3，可知ABS的收縮率=0.3%~0.8%，則其平均收縮率 　　　　　　　　　　=（0.3%+0.8%）/2 　　　 =0.55% （2） 凹模尺寸計算 ①凹模徑向尺寸計算 =[305+ 3050.55%－(0.5~0.8)0.55] =306.4mm 式中、 ——塑件上相應尺寸的公差（下同）； 、——塑件上相應尺寸制造公差，對于中小型塑件取 （下同）； 由前面算得 ， 。 ②凹模深度尺寸計算 　　　 　　　 =[66+660.55%－0.55] =101.9mm （3） 凸模尺寸計算 ①凸模徑向尺寸計算 　　　 =[303+3030.55%－(0.5~0.8)0.55] =304.4mm ②凸模高度尺寸計算 　　　　　　　 =[65+650.55%－0.55] =100.4mm （4） 型腔壁厚及底板厚度計算 ①凹模側壁厚度 由于L > 100 mm 所以S=（0.2305+17） 0.85 =66.3mm 　?、诎寄|板厚度 由于b >102~300 ，而且L1.5b 所以T=0.153051.5=68.6mm 　　上①、②兩式中，L是型腔長度L=382mm，b是型腔寬度b=382mm。 最終選用型腔厚度為66.3mm，底板厚度為68.6mm ，模具組件凹模尺寸為長400mm，寬400mm，高80mm，型腔深34.6mm；凸模長400mm，寬400mm，高32.7mm，型芯高19.2mm。 3.3.5 合模導向機構設計 合模導向機構是保證動、定模或在上、下模合模時，正確的定位和導向的零件。合模導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種形式，通常采用導柱導向定位，導向機構的作用有以下三點。 1、定位作用 　　模具閉合后，保證動、定?；蛏舷履Ｎ恢谜_，保證型腔的形狀和尺寸精度。導向機構在模具裝配過程中也起到定位作用，即便與模具的裝配與調整。 2、導向作用 　　合模時，首先是導向零件接觸，引導動、定?；蛏?、下模準確閉合，避免型芯先進入型腔造成零件的損壞。 3、承受一定的側向壓力 　　塑料熔體在充型過程中可能產生單向側向壓力或受成型設備精度低的影響，導柱將承受一定的側向壓力，以保證模具的正常工作。若側向壓力很大或精度要求高時，則不能單靠導柱來承擔，需增設錐面定位機構來承擔側向壓力。 　　導柱的結構形式和尺寸標準化，常見的結構形式有帶頭導柱和有肩導柱。有時為減小導柱與導柱孔間的摩擦，在導柱的工作部位設置粗油槽來存儲潤滑劑。導柱的直徑可由模板外形尺寸確定。導柱應合理均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣應有足夠的距離，以保證模具的強度。為了保證動模和定模只能按一個方向合模，導柱的布置方式采用等直徑導柱的不對稱布置或者不等直徑的對稱布置。 　　本設計采用等直徑的不對稱布置，導柱形式為帶頭導柱，公稱直徑d=30mm。 3.3.6 推出機構設計 推出機構總的設計要求為：1、推出機構應盡可能設置在動模上，以便利用注射機驅動推出機構，當塑件因形狀等關系不能保證留在動模端時，則須采用強留措施，或在定模上設置推出機構2、推出機構須動作可靠、運動靈活、制造方便、維修與更換容易；3、根據塑件的尺寸、形狀及塑件材料等選用推桿、推桿的位置及數量，以保證塑件不發(fā)生變形、破裂、擦傷以及外觀、精度等質量要求。因此，推桿應設置在塑件承力較大的位置；4、對塑件推出阻力較大的部位，須有足夠的推出力，以保證塑件各部位均勻推出；5、推桿孔須與推板運動方向平行，與推桿的配合不能過緊或過松，避免推桿折損或產生毛邊，造成不易推出，標準規(guī)定采用 H7／f6 配合。 臺燈罩模具的頂出機構采用推桿作為推出機構。 1、脫模力的計算 脫模力是指將塑件從抱緊的型芯上脫出時所需克服的阻力。 = =51062.99N 式中 ——是推件板中心所允許的最大變形量，； E——是推件板材料的彈性模量（MP），； ——是塑件對型芯的包容長度，； S——是塑料的平均成型收縮率，S=0.55%； ——是模具型芯的脫模斜度，； ——是塑件與型芯之間的靜摩擦系數，??； ——是塑料的泊松比，； 是無因次系數； 2、推桿的設計 推桿又稱頂桿，在注射模中應用很廣泛。 （1）推桿的形式 推桿形式很多，有圓推桿，矩形推桿，階梯推桿，盤形推桿，這里采用圓形推桿，該種推桿結構簡單，應用最為廣泛，對中小型模具，其直徑d一般為。 （2）推桿的布置 本設計采用推桿結合動模座推出塑件，為保證塑件成型質量和順利脫模，推桿數量n=13，推桿位置均勻布置在動模座四周。 （3）推桿的尺寸 推桿長度由模板厚度、推出距離確定。推桿直徑d的確定可根據壓桿穩(wěn)定公式求得 d =ψ =1.5 =8.13mm 式中 ψ y——是安全系數，取ψ=1.5 ； L——是推桿的長度，L=215mm； n是推桿根數n=13，E是推桿材料的彈性模量（MPa）。 因為推桿前端采用螺紋固定，這里推桿直徑取d=12mm，螺紋部位直徑取d=6mm。 （4）復位機構設計 為了進行下一循環(huán)的成型，脫模推出機構在完成塑件的頂出動作后必須回到初始位置。常用的復位機構有彈簧復位和復位桿復位兩種，本設計采用復位桿復位設計。復位桿一般為4根，對稱布置在推出板得四周，直徑根據模具的大小確定。本設計復位桿直徑為30mm。 3.3.7 模具溫度調節(jié)系統(tǒng)設計 注射成型時向模具注射200℃左右的塑料熔體，使熔體在模具內冷卻定型，所以模具在成型過程中還起著熱交換的作用。模具溫度調節(jié)系統(tǒng)直接影響著塑件質量和生產效率。成型的塑料品種不同，塑件的質量要求不同，對模具的溫度要求也不同。對于多數塑件來說，要求的模溫不高，則模具僅設置冷卻系統(tǒng)即可。 1、冷卻系統(tǒng)的設計原則 （1）冷卻系統(tǒng)的布置應先于脫模機構；（2）合理地確定冷卻管道的直徑中心距以及與型腔壁的距離；（3）降低進出水的溫度差；（4）澆口處應加強冷卻；（5）應避免將冷卻水道開在塑件熔接痕處，并注意干澀及密封等問題：（6）冷卻水道應便于加工和清理。 在本課題中采用通過冷卻水道來調節(jié)模具的溫度。 2、冷卻回路的布置 模具冷卻回路的形式應根據塑件的形狀、型腔內溫度分布及澆口位置等情況設計成不同的形狀。通常有型腔冷卻和型芯冷卻兩種回路的結構形式。 （1）型腔冷卻回路 本設計采用在型腔上方定模板上鉆孔，鉆出兩條平行對稱水道，外部設置進出水接頭。 （2）型芯冷卻回路 本設計采用單層冷卻回路，在型芯上定模板四周鉆孔，冷卻水在定模板水道內循環(huán)流動。 3.3.8 標準模架的選用 模架是指由模板、導柱、導套和復位桿等零件組成。標準模架則是由結構、形式和尺寸都已經標準化并具有一定互換性的零件成套組合而成的一類模架。GB/ T12555–2006《塑料注射模模架》于2007年4月1日起實施，用于取代原來GB T12556.1–1990《塑料注射模中小型模架》模架國家標準。國標中模架的形式由其品種、系列、規(guī)格以及導柱導套的安裝形式等項內容決定。模架的品種是指模架的基本構成形式,每一模架型號代表一個品種。模架型號以模具所采用的澆口形式、制件脫模方法和動定模板組成數目,分為基本型4 種和派生型9種兩類共13 種。基本型模架如圖3-11所示，派生型模架如圖3-12所示。 圖3-11基本型模架結構(A1～A4） 圖3-12 派生型模架結構(P1～P9) 3.3.9 模架的尺寸計算 中小型標準模架的選擇方法有兩種經驗法，在這里選擇一種計算即可。當型腔帶鑲件時，根據制品的外形尺寸（平面投影面積與高度）以及制品本身結構，可以確定鑲件的外形尺寸，然后再按經驗確定模架的大小，具體辦法見圖3-13。 1、通過計算可得，該產品的投影面積S=305126=38430mm2 選擇A型結構，查手冊可得：A =75mm，D =40mm 　　則模具寬度W=（75+40）2 +1262=482mm 長度L=（75+40）2 +305=535mm 2、動模墊板厚度的計算 動模墊板厚度和所選模架的兩個墊塊之間的跨度有關，根據前面的型腔布置，模架應選在初選標準模架：WL=550mm500mm這個范圍內，墊塊之間的跨度大約為550mm-250mm-100mm=200mm。那么，根據型腔布置及型芯對動模墊板的壓力就可以計算得到動模墊板的厚度，即 =72mm 式中 δd——動模墊板剛度計算許用變量δ= 25=250.001427=0.036 mm=，= ==（0.45170+0.001170）um = 0.001427um = L ——兩個墊塊之間的距離，約200mm； L1——動模墊板的長度,為600mm。 取型芯所受壓力的面積A=38400 動模墊板可按標準厚度取80mm 考慮冷卻水道，取模架尺寸為600550，模架的尺寸規(guī)格見表3-1 圖3-13 (a)C型（無支承板）（b）A型（有支承板） 3.4 注射模具與注射機的關系 注射模具是安裝在注射機上使用的。在設計模具時，除了應掌握注射成型工藝過程外，還應對所選用注射機的有關技術參數有全面的了解，才能生產出合格的塑料制件。下面討論它們的相互關系。 3.4.1 選擇注塑機　　 1、零件體積及質量計算 （1）在Pro/E中繪制制件圖通過Pro/E造型分析得到制件體積為=148.98。 （2）在分型面上的投影面積：應用Pro/E中的“分析”“測量”“區(qū)域”命令求得：A=98175 （3）為保證正常的注射成型，注射機最大注射量應稍大于制品的重量或體積(包括澆注系統(tǒng)凝料的體積)。通常注射機實際注射量最好在注射機最大注射量的80%以內。 計算制件所需注塑量m0及理論注塑容積VC 根據已確定的型腔數和每個塑件的容積，以及估算的澆注系統(tǒng)，凝料容積，確定注塑機的公稱注塑量： ρ取1.05 0.8 ≥ + ==186.225 根據上述條件選擇注塑機的機型為XS—ZY—500 表3-1模架尺寸 模板名稱 模板尺寸 模板名稱 模板尺寸 定模座板 65065040 支承板 600550100 定模板 60055075 推桿固定板 60037030 動模板 60055050 推桿墊板 60037035 動模墊板 60055060 動模座板 65065040 由表3-1計算出模架的高度為365mm。 3.4.2最大注射量的校核 為保證正常的注射成型，注射機最大注射量應稍大于制品的重量或體積(包括澆注系統(tǒng)凝料的體積)。通常注射機實際注