1、 . 畢業(yè)設計（論文）二一 年 五 月 二十四 日45 / 45燈罩注塑模設計摘要通過燈罩注塑模設計，了解注塑模具架構的過程和原理，根據(jù)燈罩的結構對制件進行了工藝分析，提出合理的注射成型條件和成型工藝；對塑件的表面精度和表面質量進行了討論；通過對燈罩注塑模的設計，對模架進行了確定，并設計了導向和定位機構；闡述模具澆注系統(tǒng)和脫模機構的設計方法；詳細介紹了凹、凸模，型腔、型芯的結構設計；同時也對排氣設計進行了討論，并且對溫度調節(jié)系統(tǒng)進行了檢驗和計算，還介紹了模具的功能結構等等；所設計的模具結構使制件可以可靠穩(wěn)定的頂出，降低模具的復雜程度和制造成本。關鍵詞注塑模，頂出機構，結構設計，溫度調節(jié)，脫模機

2、構Injection Mould Design for LampshadeAbstractThrough the design of chimney injection mold，Understanding processing and principle of injection mould. According to the the parts of ThechimneyforProcess analysis, Proposed the reasonable of injection molding conditions and forming process, The surface o

3、f plastic parts the precision and surface quality were discussed ，Through the design of injection mould for chimney, make the determination of formwork,And the orientation and locating mechanism design,This mould casting system and demoulding mechanism design method,Detailed introduces the concave a

4、nd convex mold cavity, cores, the structure design,Also on the exhaust design was discussed, And the working process of the die. Design of the mould structure parts make out reliable and stable. Reduce the complexity of the mould and the manufacturing costKey WordsInjection mold, The agency, Structu

5、re design, Temperature adjustment，Demoulding mechanism目錄第1章緒論81.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位81.1.1 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀81.1.2 我國模具技術的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢91.2 世界五大塑料生產(chǎn)國的產(chǎn)能狀況9第2章注塑件的設計102.1 功能設計102.2 材料選擇102.3 結構設計112.3.1 對塑件的修改說明122.3.2 壁厚132.3.3 脫模斜度132.3.4 加強肋142.3.5 圓角142.4 塑件的尺寸精度與表面質量142.4.1 尺寸精度142.4.2 塑件的表面質量15第3章注塑成型的準備163.1 注塑成

6、型工藝簡介163.2 注塑成型工藝條件16第4章模具設計184.1 塑料配方說明184.2 分型面的確定184.3 型腔數(shù)目的確定184.4 澆口確定194.5 模具材料的選擇194.6 澆注系統(tǒng)設計194.6.1 主流道194.6.2 分流道204.6.3 冷料穴204.6.4 澆口214.6.5 剪切速率的校核214.7 模架的確定224.7.1 型腔壁厚和底版厚度計算224.7.2 模架的選用234.8 導向與定位機構244.9 頂出系統(tǒng)設計254.9.1 脫模力的計算254.9.2 推桿脫模機構264.9.3 推管脫模機構284.9.4 推板厚度的計算284.10 成型零件工作尺寸的計

7、算294.10.1 凹、凸模工作尺寸的計算294.10.2 中心距尺寸的計算314.10.3 型腔、型芯尺寸的計算324.11 排氣設計324.11.1 排氣設計原則324.12 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計334.12.1 對溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求334.12.2 冷卻系統(tǒng)設計：34結論39參考文獻40附錄41致42圖目錄圖2.1 原始零件圖12圖2.2 原始零件圖12圖2.3 修改后的產(chǎn)品零件圖13圖4.1 分型面的位置18圖4.2 型腔的排布形式19圖4.3 冷料穴的尺寸20圖4.4 模具結構形式22圖4.5 推出距離關系24圖4.6 受力建模25圖4.7 受力分析圖25圖4.8 推桿的安裝圖27圖4.

8、9 推管的安裝圖28圖4.10 塑件基本尺寸29圖4.11a 型腔30圖4.11b 塑件30圖4.11c 型芯31圖4.12 排氣槽位置33表目錄表2.1 材料的特性10表2.2 材料的性能和成型特性比較11表2.3 PS的壁厚推薦值13表2.4 PS的脫模斜度推薦值13表2.5 肋的圓角半徑值關系表14表3.1 溫度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)16表3.2 成型周期與壁厚關系17表3.3 制品成型工藝參數(shù)初步確定17附表1 T8鋼的組織對性能的影響41第1章 緒論1.1模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品

9、質量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，是國際上公認的關鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關注。目前世界模具市場供不應求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。中國模具出口數(shù)量極少，但中國模具鉗工技術水平高，勞動成本低，只要配備一些先進的數(shù)控制模設備，提高模具加工質量，縮短生產(chǎn)周期，溝通外貿渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術，提高模具技術水平，對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展有著特別重要的意義。1.1.1

10、我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀自20世紀80年代以來，我國的經(jīng)濟逐漸起飛，也為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了巨大的動力。目前，我國17000多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)五十多萬。除了國有的專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)，合資企業(yè)，獨資企業(yè)和私營企業(yè)等，都得到了快速發(fā)展。其中，集體和私營的模具企業(yè)在和等省發(fā)展得最為迅速。中外合資和外商獨資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。其中，沖壓模具約占50（中國：40），塑料模具約占33（中國：48），壓鑄模具約占6（中國：5），其他各類模具約占11（中國：7）。1

11、.1.2我國模具技術的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢20世紀80年代開始，發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。近年來，每年都以15的增長速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展。加大了用于技術進步的投入力度，將技術進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多科研機構和大專院校也開展了模具技術的研究與開發(fā)。今后，我國要發(fā)展成為世界制造強國，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強國。但是與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術上仍有不小的差距。今后，我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術創(chuàng)新，以縮小與國際先進水平的距離。（1）注重開發(fā)大型，精密，復雜

12、模具，提高對成型零件的大型化和精密化要求，使模具日趨大型化和精密化。（2）加強模具標準件的應用。（3）推廣CAD/CAM/CAE技術，實踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設計制造水平。（4）重視快速模具制造技術，縮短模具制造周期。1.2 世界五大塑料生產(chǎn)國的產(chǎn)能狀況美國塑料(原料)的產(chǎn)量多年來一直雄居各國之首。德國是世界最大的塑料(原料)生產(chǎn)國之一，中國塑料工業(yè)多年持續(xù)高速增長，日本在很長的時期都是僅次于美國的世界第2大塑料生產(chǎn)國。國塑料產(chǎn)量增長十分迅速。塑料產(chǎn)量位居世界前10名的國家和地區(qū)還有法國660萬噸、比利時600萬噸、中國598萬噸、加拿

13、大432萬噸和意大利385萬噸(均為2001年產(chǎn)量)。第2章 注塑件的設計2.1功能設計功能設計是要求塑件應具有滿足使用目的功能,并達到一定的技術指標。該塑件承受外力的幾率不大；塑件的工作溫度是室溫,這使得在材料選擇時對熱變形溫度，脆化溫度，分解溫度的要求降低；塑件是大批大量生產(chǎn)，這樣，就必須考慮生產(chǎn)成本和模具壽命；此外，塑料都會老化，還要考慮到材料的光氧化等問題。2.2 材料選擇通常,選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境與使用性能的要求，以與原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù)。對于本設計結構件來說，要考慮的主要是材料的力學性能，該塑件對材料的要求首先必須是透光性好，其次才是成型難易和經(jīng)濟性問題，

14、以下是對幾種透光性能較好材料的性能對比，如表2.1所示：表2.1 材料的特性塑料名稱聚苯乙烯聚碳酸酯有機玻璃拉伸強度/MPa51.9 6672彎曲強度/MPa11095113斷裂伸長率/%280100落球沖擊強度J/m16422洛氏硬度（M）11582101氧指數(shù)（OI）18.124.917.3熱變形溫度/85134100維卡軟化點/105153120馬丁耐熱溫度/112體積電阻率/·cm10102.1×101010吸水率% 0.050.131.19透光度/%88929393霧度% 30.90.9折射率1.5921.5861.492價格（元/噸）11501230330004

15、10001950020700模具成型也要考慮到材料的注塑特性，在各特點都相差無幾的情況下，好的成型特性是選擇材料的主要標準，以下是三種材料的特性比較，如表2.2所示。表2.2 材料的性能和成型特性比較塑料品種性 能 特 點成 型 特 點模具設計注意事項使用溫度主要用途聚苯乙烯透明性好，電性能好，抗拉強度高，耐磨性好，質脆，抗沖擊強度差，化學穩(wěn)定性教好 成型性能好，成型前可不干燥，但注射時應防止溢料，制品易產(chǎn)生應力，易開裂 因流動性好，適宜用點澆口，但因熱膨脹大，塑件中 不宜有嵌件3080 裝飾制品，容器，泡沫塑料，日用品等有機玻璃透光率最好，質輕堅韌，電氣絕緣性好/但表面硬度不高，質脆易開裂，

16、化學穩(wěn)定性較好，但不耐無機酸，易溶于有機溶劑流動性差，易產(chǎn)生流痕，縮孔，易分解，透明性好，成型前要干燥，注射時速度不能太高合理設計澆注系統(tǒng)，便于充型，脫模斜度盡可能大，嚴格控制料溫與模溫，以防分解收縮率取0.3580透明制品，如窗玻璃，光學鏡片，燈罩等聚碳酸酯透光率較高，介電性能好，吸水性小，力學性能好，抗沖擊，抗蠕變性能突出，但耐磨性差，不耐堿，酮，酯耐寒性好，熔融溫度高，黏性大，成型前需干燥，易產(chǎn)生殘余應力，甚至裂紋，質硬，易損模具，使用性能好盡可能使用直接澆口，減小流動阻力，塑料要干燥，不宜采用金屬嵌件，脫模斜度2130脆化溫度為100在機械上做齒輪，凸輪，蝸輪，滑輪等，電機電子產(chǎn)品零件

17、，光學零件等通過以上的對比，再考慮到經(jīng)濟型，最終選定聚苯乙烯為塑件材料.2.3 結構設計塑料制件的結構工藝性是指塑件結構對成型工藝方法的適應性.在塑料生產(chǎn)過程中,一方面成型會對塑件的結構,形狀,尺寸精度等諸方面提出要求；另一方面,模具設計者通過對給定塑件的結構工藝性進行分析,弄清塑件生產(chǎn)的難點,為模具設計和制造提供依據(jù).2.3.1對塑件的修改說明塑件要求能夠放置一對7號電池，安放小燈泡，外接系帶，所以要考慮到電池和燈泡的固定，開關的安放問題，關于零件的造型圖如圖2.3所示。（1）外型輪廓；原零件2D圖的心型曲線不規(guī)則,如圖2.1和2.2所示。整個塑件不規(guī)則,給后續(xù)工作帶來不便.所以在保證基本外

18、型的前提下對尺寸做了修改。（2）結構；原圖形有兩個小而薄的吊耳,且置于塑件外端,考慮到所有PS料硬而脆,這會使得兩個吊耳極易損壞,所以,改兩個吊耳為一個,設計吊耳,開關,燈泡在塑件中心位置,如圖2.2所示,這樣起到吊掛作用又不易損壞.設計凹槽使兩半燈罩配合,設置了三個鎖位加強. 圖2.1 原始零件圖圖2.2 原始零件圖圖2.3 修改后的產(chǎn)品零件圖2.3.2壁厚各種塑件,根據(jù)使用要求具有一定的厚度,以保證其力學強度。在滿足力學性能的前提下厚度不宜過厚,不僅可以節(jié)約原材料,而且使塑件在模具冷卻或固化時間縮短,提高生產(chǎn)率;其次可避免因過厚產(chǎn)生的質量上的缺陷.以下是PS的壁厚推薦值:表2.3 PS的壁

19、厚推薦值最小壁厚mm小型件壁厚mm中型件壁厚mm大型件壁厚mm0.751.251.63.25.4該塑件屬于中小型件，從圖上看,塑件邊緣的壁很厚，殼體取中型件壁厚1.6,這樣使得整個塑件的壁厚是不均勻的，但若減小邊緣壁厚，則對塑件的推出不利,而且有可能使電池不能安裝。邊緣壁厚可用來放置推桿或推板。2.3.3脫模斜度由于塑件成型時冷卻過程中產(chǎn)生收縮,使其緊箍在凸模或型芯上,為了便于脫模,防止因脫模力過大而拉壞塑件或使其表面受損,與脫模方向平行的塑件,外表面都應具有合理的斜度.以下是PS的脫模斜度推薦值:表2.4 PS的脫模斜度推薦值制件外表面制件表面351.35°301°塑件表

20、面在造型時就有弧度,如果要有脫模斜度就是在凹槽和鎖位處,這不僅對脫模有好處，而且可以更好的鎖緊。2.3.4加強肋塑件上適當設置的加強肋可以防止塑件的翹曲變形；沿著物料流動方向的加強肋還能降低充模阻力，提高融體流動性。在該塑件中的加強肋起到引導物料流動的作用同時又對電池進行定位，高度比分型面低1mm，脫模斜度取2度，頂部倒圓角，低部倒角R，寬度取0.5T。通常加強肋的設計原則為高度低，寬度小，而數(shù)量多為好。2.3.5圓角塑件上各處的輪廓過度和壁厚連接處，一般采用圓角連接，有特殊要求時才采用尖角結構。尖角容易產(chǎn)生應力集中，在受力或受沖擊載荷時會發(fā)生破裂。圓角不僅有利于物料充模，同時也有利于融料在模

21、具型腔的流動和塑件的脫模。圓角的取值與應力集中的關系遵循R/T函數(shù)關系，當R/T=0.6以后應力集中變的緩和，該塑件大部分的圓角取R1，較大值取到R3。加強肋的圓角半徑值關系如表2.5所示。表2.5 肋的圓角半徑值關系表肋的高度/mm6.56.513131919圓角半徑 /mm0.81.51.53.02.55.036.5塑件上其它的特征還有如孔，螺紋，嵌件，鉸鏈，文字和花紋等，各個特征都有其設計原則和特殊功能，因為該塑件沒有涉與，所以就不一一介紹。2.4 塑件的尺寸精度與表面質量2.4.1尺寸精度（1）尺寸精度的選擇；塑件的尺寸精度是決定塑件制造質量的首要標準，然而，在滿足塑件使用要求的前提下

22、，設計時總是盡量將其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工難度和制造成本。該塑件是一般民用品，所以精度要求為一般精度即可，但是由于要保證兩半殼體的閉合，所以在凹槽和鎖位處應該對精度要求高些，對其要有公差配合要求，應選擇高精度。根據(jù)精度等級選用表，PS的高精度為2級，一般精度為3級。根據(jù)塑件尺寸公差表，在公稱尺寸在100120圍，取MT2B級的公差數(shù)值為0.52 mm，MT3B級的公差數(shù)值為0.78 mm。2.4.2塑件的表面質量塑件的表觀缺陷是其特有的質量指標。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素，通常要比塑件高出一個等級。該塑件要求對型腔拋光，所以對粗糙度的要求比較高，查表得PS拋

23、光后順紋路方向的表面粗糙度為0.02m，垂直紋路方向的表面粗糙度為0.26m。第3章 注塑成型的準備3.1注塑成型工藝簡介注塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注塑機的料斗送入高溫的機筒加熱熔融塑化，使之成為粘流狀態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過機筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段時間的保壓冷卻以后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。一般分為三個階段的工作。物料準備、注塑過程、制件后處理3.2 注塑成型工藝條件（1）溫度；注塑成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。模具溫度一般通過冷

24、卻系統(tǒng)來控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。PS料與溫度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)如表3.1所示。表3.1 溫度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)料筒溫度 /噴嘴溫度/模具溫/熱變形溫度 /后段中段前段1.82MPA0.45MPA1502101702301902502402505756596（2）壓力；注射成型過程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。注射壓力用以克服熔體從料筒向型腔流動的阻力，提供充模速度與對熔料進行壓實等。保壓力的大小取決于模具對熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚與材料有關。對于像PS流動性好的料，保壓力應該小些，以避免產(chǎn)生飛邊，保壓力可

25、取略低于注射壓力。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，背壓的使用圍約為3.427.5MPa。（3）時間；完成一次注塑成型過程所需要的時間稱為成型周期。包括注射時間，保壓時間，冷卻時間，其他時間（開模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等），在保證塑件質量的前提下盡量減小成型周期的各段時間，以提高生產(chǎn)率，確定成型周期的經(jīng)驗數(shù)值如表3-2所示。表3.2 成型周期與壁厚關系制件壁厚 /mm成型周期 / s制件壁厚 / mm成型周期 / s0.5 10 2.5 35 1.0 15 3.0 45 1.5 22 3.5 65 2.0 28 4.0 85 經(jīng)過上面的經(jīng)驗數(shù)據(jù)和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)，因為各個推薦值有差別，而

26、且有的與實際注塑成型時的參數(shù)設置也不一致，結合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參數(shù)如表3.3所示。表3.3 制品成型工藝參數(shù)初步確定 特性容特性容注塑機類型螺桿式螺桿轉速（r/min）48噴嘴形式直通式模具溫度50噴嘴溫度()230后段溫度()150210中段溫度()170230前段溫度()190250注射壓力MPa90 保壓力MPa80注射時間s1.5保壓時間 s5冷卻時間s20其他時間s3成型周期s30成型收縮(%)0.6 干燥溫度()6080干燥時間()13最后，確定的后處理溫度為70，保溫時間2小時。第4章 模具設計4.1 塑料配方說明塑料配方設計是塑料制品成型加工中在加工設備和工藝參

27、數(shù)確定之后所必須進行的重要環(huán)節(jié),設計水平的高低直接關系到塑料制品的最終使用性能的優(yōu)劣, 根據(jù)PS的特性與使用性能要求,配方中應含有以下添加劑。填充劑、增韌劑、潤滑劑、光穩(wěn)定劑、著色劑、抗菌劑。4.2 分型面的確定根據(jù)分型面的選擇原則：（1）便于塑件脫模；（2）在開模時盡量使塑件留在動模；（3）外觀不遭到損壞；（4）有利于排氣和模具的加工方便。結合該產(chǎn)品的結構,分型面確定在塑件的最大投影面積上.如圖4.1所示。圖4.1分型面的位置4.3 型腔數(shù)目的確定注塑模的型腔數(shù)目,在型腔數(shù)目的確定時主要考慮以下幾個有關因素：（1）塑件的尺寸精度；（2）模具制造成本；（3）注塑成型的生產(chǎn)效益；（4）模具制造難

28、度。考慮到該塑件是一般日用品,查手冊得塑件的經(jīng)濟精度推薦4級,這個產(chǎn)品是兩個殼件的組合,所以初定為一模兩腔最合理.排列形式如圖4.2所示。圖4.2 型腔的排布形式4.4 澆口確定PS料的流動性好,可適用于各種澆口,為了不影響外觀,簡化模局結構,確定使用側澆口。4.5 模具材料的選擇從工藝性能考慮:要熱加工工藝好,加工溫度圍寬,冷加工性能好,此外還要考慮淬透性和淬硬性,熱處理變形和氧化脫碳等性能。查手冊選擇模仁的材料是4Cr13.屬馬氏體類型不銹鋼,該鋼機械加工性能較好,經(jīng)熱處理(淬火與回火)后,具有優(yōu)良的耐腐蝕性能,拋光性能,較高的強度和耐磨性,適于制造承受高負荷,高耐磨與在腐蝕介質作用下的塑

29、料模具,透明塑料制品模具等。4.6 澆注系統(tǒng)設計4.6.1主流道主流道是連接注塑機的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注塑機的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時也改善料流的速度，因為要和注塑機相配，所以其尺寸與注塑機有關：主要參數(shù)： 錐角=3°；表面粗糙度Ra=0.63m；小端直徑D=d+(0.51)mm；半徑R2=R1+(12)mm；材料T8A；由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復接觸和碰撞，所以主流道部分常設計成可拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質的鋼材單獨加工和熱處理。4.6.2分流道分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉

30、向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設計應盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。在該模具上取圓形斷面形狀，直徑為6mm。4.6.3冷料穴冷料穴一般位于主流道對面的動模板上，或處于分流道末端，其作用是存放料流前端的冷料，防止冷料進入型腔而形成冷接縫，冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直徑，長度約為主流道大端直徑，這里取7冷料穴的尺寸如圖4.3所示：圖4.3 冷料穴的尺寸4.6.4澆口澆口是連接分流道與型腔的一段細短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的形狀，數(shù)量，尺寸和位置對塑件的質量影響很大。本模采用側澆口，并且應該形狀簡單，便于加工，而且尺寸精度容易保證；試

31、模時如發(fā)現(xiàn)不當，容易與時修改；能相對獨立地控制填充速度與封閉時間；對于殼體形塑件，流動充填效果較佳。(1) 側澆口深度尺寸H的確定H=nt =0.6×1.6=0.96mmn塑料系數(shù)PS料取0.6；t塑件在澆口位置處的壁厚t=1.6 mm。(2) 側澆口寬度尺寸W的確定W= （4-1）A型腔一側的表面積: A=V/t ；V澆注體積 ：V=53.9×10mm； t取平均壁厚=3.3mm 取3mm。W=2.68 取3mm澆口尺寸如圖4-3所示。寬為1，深為3。4.6.5剪切速率的校核生產(chǎn)實踐表明，當注射模主流道和分流道的剪切速率R=5×105×10S、澆口的剪

32、切速率R=1010S時，所成型的塑件質量最好。對一般熱塑性塑料，將以上推薦的剪切速率值作為計算依據(jù)，可用以下經(jīng)驗公式表示：R= （4-2）式中：q體積流量（CM/S）；R澆注系統(tǒng)斷面當量半徑（CM）。（1）主流道剪切速率校核：R主=2.63×10 S（2）分流道剪切速率的校核R分1=1.05×10 S因為當量半徑和第一級，一樣所以，R= R/2 5×10 S（3）澆口剪切速率的校核R澆=1.42×10S從以上的計算結果看，流道與澆口剪切速率的值都落在合理的圍，證明流道與澆口的尺寸取值是合理的。4.7 模架的確定4.7.1 型腔壁厚和底版厚度計算根據(jù)大型模

33、具按剛度條件設計，按強度校核；小型模具按強度條件設計，按剛度校核原則：模具結構形式如圖4.4所示：圖4.4 模具結構形式側壁厚度計算公式：S() （4-3） =20.91mm式中：C與型腔深度對型腔側壁長邊邊長之比h/L有關的系數(shù)，查表C=1；型腔壓力，取30MP；型腔深度，=40；E模具材料的彈性模量（MP），E取2.1×10；剛度條件，即允許變形量(mm)，取=0.04。底板厚度計算公式： hs（） （4-4） =46.02mm式中：由底板短邊與長邊邊長之比L1/L2決定的系數(shù)，查表=0.026；型腔壓力，取30MP；底版短邊長度(mm)，=180；E模具材料的彈性模量（MP），

34、E取2.1×10；剛度條件，即允許變形量(mm)，取=0.04。4.7.2模架的選用該設計采用龍記標準模架。（1）模仁尺寸的確定考慮冷卻因素，因為經(jīng)過模仁的冷卻系統(tǒng)比經(jīng)過模仁外部的冷卻系統(tǒng)效率高，所以為了給冷卻系統(tǒng)留有足夠的空間，該設計取模仁的大小為180×302 mm。（2）凸、凹模尺寸的確定考慮到導柱和導套、螺釘、冷卻水孔等對模架強度、剛度的削弱作用，在本設計中，在長度方向，取模仁到模具邊的單邊寬度為45 mm，在寬度方向，取模仁到模具邊的單邊寬度為49 mm，所以凸、凹模尺寸為270×400 mm。（3）模具高度尺寸的確定各塊板的厚度已經(jīng)標準化，所需要的只是

35、選擇，厚度的選擇需要滿足關系：Hh1h2h3h0式中：HC板高度；h1擋銷高度；h2推板厚度；h3推桿固定板厚度；h推出距離；如圖4.5所示：圖4.5 推出距離關系最終，確定模具尺寸為270×400 mm，A板厚度70 mm，B板厚度80 mm，C板厚度100，為了保證凸、凹模不碰傷，A板和B板之間取1 mm間隙。4.8 導向與定位機構設計導柱和導套需要注意的事項有：（1）合理布置導柱的位置，導柱中心至模具外緣至少應有一個導柱直徑的厚度；導柱不應設在矩形模具四角的危險斷面上。通常設在長邊離中心線的1/3處最為安全。導柱布置方式常采用等徑不對稱布置，或不等直徑對稱布置。（2）導柱工作部

36、分長度應比型芯端面高出68 mm，以確保其導向與引導作用。（3）導柱工作部分的配合精度采用H7/f7，導柱固定部分配合精度采用H7/k6；導套外徑的配合精度采取H7/k6。配合長度通常取配合直徑的1.52倍，其余部分可以擴孔，以減小摩擦，降低加工難度。（4）導柱可以設置在動模或定模，設在動模一邊可以保護型芯不受損壞，設在定模一邊有利于塑件脫模。4.9 頂出系統(tǒng)設計4.9.1脫模力的計算對塑件進行理想模型建模，如圖4.6所示：圖4.6 受力建模其中A段是塑件凹槽鎖位的長度，長度為5mm，B段是圓弧形殼體的理想建模，長度為10MM，原塑件的兩端斜率不一致，如圖4.6所示，所以取平均值為脫模斜度。=

37、25.9 取26°對建模進行受力分析，如圖4.7所示：圖4.7 受力分析圖圖中：F制件對型芯的包緊力（N）；F2、F3F1的垂直和水平分量（N）；F3F的反作用力（N）；F4沿凸模表面的脫模力（N）；F脫沿制件出模方向所需的脫模力（N）；脫模斜度。F=F×cosF=F=F×sinF=F=F×cosF=( FF)cos所以，脫模力的計算公式為：F脫= F×cos( cossin) （4-5） 又F=Lh （4-6） 式中：L凸模成型型部分的截面周長；h模被制件包緊部分的高度；制件對凸模的單位包緊力，一般可取812MPa; A段：F LhDh =1

38、5543(N) 式中：D取的是塑件的平均直徑，D=110.5，取D=110mm。B段：F LhD h=15543(N)B段兩端截面周長不等，取等效截面周長在中間D=D/2。 所以脫模力為：FF+ F cos( cossin)=16662（N）由于以上所計算得的只是一腔的脫模力，所以總的脫模力為：F=2 F=2×16662=33324（N）4.9.2推桿脫模機構（1）推桿尺寸計算：本設計采用的是推管和推桿推出，在求出脫模力的前提下可以對推桿或推管做出初步的直徑預算并進行強度校核。本設計采用的是圓形推桿，圓形推桿的直徑由歐拉公式簡化為：d=k() = 4.91 mm （4-7）式中：d推

39、桿直徑；n推桿的數(shù)量，n取31（把推管當作推桿）；L推桿長度（參考模架尺寸，估取L=150）；E推桿材料的彈性模量，取E=2.1×10MP；k安全系數(shù)，取k=1.5；F總的脫模力，F(xiàn)=33324（N）；實際推桿尺寸直徑為5 mm，推管直徑為7 mm，可見是符合要求的。（2）推桿的固定形式：推桿的固定形式有多種，但最常用的是推桿在固定板中的形式，此外還有螺釘緊固等形式。（3）推出機構的導向：當推桿較細或推桿數(shù)量較多時，為了防止因塑件反阻力不均勻而導致推桿固定板扭曲或傾斜折斷推桿或發(fā)生運動卡滯現(xiàn)象，需要在推出機構中設置導向零件，一般稱為推板導柱。（4）推出機構的復位：本設計采用彈簧復位機

40、構，彈簧復位機構是一種最簡單的復位方式。推出時彈簧被壓縮，而合模時彈簧的回力就將推出機構復位。（5）推桿與模體的配合：推桿和模體的配合性質一般為H8/f7或H7/f7，配合間隙值以熔料不溢料為標準。配合長度一般為直徑的1.52倍，至少大于15mm，推桿與推桿固定板的孔之間留有足夠的間隙，推桿相對于固定板是浮動的，如圖4.8所示：圖4.8 推桿的安裝圖4.9.3推管脫模機構推管適用于圓環(huán)形、圓筒形等中心帶孔的塑件脫模。推管脫模推頂塑件平穩(wěn)可靠；推管整個周邊推頂塑件，使塑件受力均勻，無變形，無推出痕跡；主型芯和型腔可同時設計在動模一側，有利于提高塑件的同軸度等優(yōu)點。（1）推管的固定形式：主型芯固定

41、于動模座板，此種結構型芯較長，型芯可作為脫模機構運動的導向柱，運動平穩(wěn)可靠，推管徑與型芯配合，外徑與模板配合，一般均采用間隙配合。小直徑推管取H8/f8，大直徑推管取H8/f7，如圖4.9所示。圖4.9 推管的安裝圖（2）推管脫模機構設計要點：從推管的強度和加工角度考慮，推管壁厚應大于1.5mm，細小的推管可以作成階梯形，推管徑和外徑在頂出時，不應與型芯或模體摩擦，為此推管徑應大于塑件徑，推管外徑應小于塑件外徑，如圖4.9所示。4.9.4推板厚度的計算H0.54L（） （4-9）10.71 mm式中：L推桿對推板的作用間距，參考模架取L取80 mm；B推板寬度，B=160 mm；模板中心允許的

42、最大變形量，=0.065 mm，取1/8塑件推出方向上的尺寸公差推出方向上的尺寸公差；=0.52 mm。模具推板的厚度為20mm，從計算結果看，滿足強度要求。4.10 成型零件工作尺寸的計算成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影響塑件的精度。該塑件有需要配合的地方，所以對尺寸的要求比較高，但由于該塑件不是規(guī)則的圓柱形，其基本線條是由5段圓弧組成，如圖4.10所示：圖4.10 塑件基本尺寸忽略頂尖圓角的影響，現(xiàn)在只考慮剩余的4段圓弧，因為是對稱結構，所以只要保證其中一半的精度尺寸就可以保證整個塑件在配合處的尺寸（即近似的把塑件當成兩個規(guī)則圓柱形的組合體）

43、。本設計采用平均值法對成型零件工作尺寸進行計算4.10.1凹、凸模工作尺寸的計算凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸屬包容尺寸，在使用過程中凹模的磨損會使包容尺寸逐漸變大。因此，為了使得模具的磨損留有修模的余地，以與裝配的需要，在設計模具時，包容尺寸盡量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。模具工作尺寸與塑件尺寸的關系如圖4.11(a,b,c)所示：（1）凹模徑向尺寸的計算：Lm1=(1+S) Ls1 （4-10）=58.23 mm凹模尺寸如圖4-11a所示：圖4.11a 型腔圖4.11b 塑件式中：L m1以R29.12加工時凹模的徑向尺寸； L s1在R29.12弧段塑件的徑向尺寸,為58.2

44、4；塑件的公差值；塑件尺寸公差根據(jù)GB/T144861993模塑件尺寸公差表取MT2B級，由尺寸段決定值的大小；制造公差，=；S塑件的平均收縮率，S=0.005。Lm2=(1+S)Ls2 （4-11）=114.66mm 式中：Lm2以R57.24加工時凹模的徑向尺寸；Ls2在R57.24弧段塑件的凹模徑向尺寸，為114.48。（2）凹模深度尺寸的計算： Hm=(1+ S)Hs2/3=14.78 mm 式中：Hs塑件的高度尺寸，Hs=14.89 mm。同理，對凸模的計算也依葫蘆畫瓢，得出凸模的徑向尺寸LM2為111.42mm；凸模高度尺寸HM為13.54mm，注意的是計算中要減去塑件壁厚型芯的理

45、論高度Hs為13.29。如圖4.11c：圖4.11c 型芯4.10.2中心距尺寸的計算模具上中心距尺寸與制品上中心距的公差標注均采用雙向等值公差和表示。此外，在中心距尺寸的計算中不考慮磨損量，如上圖4-11 c所示。L=(1+ S) L中心 （4-16）=12.060.09 mm式中 L模具中心距尺寸；L中心塑件中心距尺寸，L=12 mm4.10.3 型腔、型芯尺寸的計算La=(1+ S)L公/3 式子中L公為塑件的徑向公稱尺寸，這里取119mm和101.08mm，為修正系數(shù)，隨著塑件尺寸變化也取值不同，一般取0.5-0.75, S取0.7，帶入上式，可以求出La1=119.53mm，La2=

46、101.4mm。至于高度等于凹凸模計算差不度，不再詳細作答，最終，按照經(jīng)驗，其長和寬分別取180mm和302mm，就能保證模具強度。4.11 排氣設計在塑料熔體填充注射模腔過程中，模腔除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而形成的水蒸汽，塑料局部分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，塑料助劑揮發(fā)（或化學反應）所產(chǎn)生的氣體以與熱固性塑料交聯(lián)硬化釋放的氣體等；這些氣體如果不能被熔融塑料順利地排出模腔，將在制件上形成氣孔，接縫，表面輪廓不清，不能完全充滿型腔，同時，還會因為氣體被壓縮而產(chǎn)生的高溫灼傷制件，使之產(chǎn)生焦痕，色澤不佳等缺陷。模具的排氣可以利用排氣槽排氣，分型面排氣，利用型芯，推桿，鑲件等

47、的間隙排氣。PS料推薦的排氣槽深度為0.02。4.11.1排氣設計原則通常，選擇排氣槽的開設位置時，應遵循以下原則：（1）排氣口不能正對操作者，以防熔料噴出而發(fā)生工傷事故；（2）最好開設在分型面上，如果產(chǎn)生飛邊易隨塑件脫出；（3）最好設在凹模上，以便于模具加工和清模方便；（4）開設在塑料熔體最后才能填充的模腔部位，如流道或冷料穴的終端；（5）開設在靠近嵌件和制件壁最薄處，因為這樣的部位最容易形成熔接痕；（6）若型腔最后充滿部位不在分型面上，其附近又無可供排氣的推桿或活動的型心時，可在型腔相應部位鑲嵌燒結的多孔金屬塊，以供排氣；（7）高速注射薄壁型制件時，排氣槽設在澆口附近，可使氣體連續(xù)排出；排

48、氣槽的開設位置尺寸如圖4.12所示：圖4.12 排氣槽位置4.12 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計在注塑成型過程中，模具的溫度直接影響到塑件成型的質量和生產(chǎn)效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具的溫度要求也不同。普通的模具通入常溫的水進行冷卻，通過調節(jié)水的流量就可以調節(jié)模具的溫度，縮短成型周期，可以提高成型效率。PS推薦的成型溫度為170280，模具溫度為2070 。4.12.1對溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求（1）根據(jù)塑料的品種確定是對模具采用加熱方式還是冷卻方式。（2）希望模溫均一，塑件各部同時冷卻，以提高生產(chǎn)率和提高塑件質量。（3）采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好。（4）溫度調節(jié)系統(tǒng)應盡

49、可能做到結構簡單，加工容易，成本低廉。從成型溫度和使用要求看，需要對該模具進行冷卻，以提高生產(chǎn)率。4.12.2冷卻系統(tǒng)設計：（1）冷卻時間的確定在對冷卻系統(tǒng)做計算之前，需要對某些數(shù)據(jù)取值，以便對以后的計算作出估算；根據(jù)前面的資料，取閉模時間3S，開模時間3S，頂出時間2S，冷卻時間20.5S，保壓時間10S，總周期為40S。其中，保壓時間的確定有經(jīng)驗公式可遵循：T保=0.3（S+2S）S塑件平均壁厚，S取3mm =6.3（S）若根據(jù)前面的資料，PS的保壓時間在1540S之間，計算的結果顯然是不符合的，但根據(jù)實際生產(chǎn)資料表明，以經(jīng)驗公式的計算值為依據(jù)會更好，這是取保壓時間為10S的原因。 冷卻時

50、間，依塑料種類，塑件壁厚而異，參照經(jīng)驗推薦值，制件平均壁厚取3mm，對應經(jīng)驗冷卻時間t=20.5 S，取t=20.5 S。（2）塑料熔體釋放的熱量Q1=nG C(tt) （4-18）=1337.76 KJ/h式中:n每小時注射次：n=90 （次）；G每次的注射量(KG)G=73.95×10；Cs塑料的比熱容(KJ/KG·)，Cs=1.34；t熔融塑料進入型腔的溫度，t=210；t塑件脫模溫度，t=60。（3）高溫噴嘴向模具的接觸傳熱Q2=3.6A(tt) （4-19）=101.28KJ/h式中:Az注塑機的噴嘴頭與模具的接觸面積（m），Az=1256×10m；金屬

51、傳熱系數(shù)=140(W/ m)；t2模具平均溫度t2=50 ；t1熔融塑料進入型腔的溫度t1=210。Az=4R=1256×10 mR注塑機噴嘴球半徑，R=10 mm（4）注射模通過自然冷卻傳導走的熱量對流傳熱：Q對=hA( tt) （4-20）=160KJ/h 式中：h1傳熱系數(shù)（KJ/ m h），h1=5.35；Am兩個分型面和四個側面的面積，Am =0.321；t2模具平均溫度，t2=50；t3室溫，t3=20。h=4.187(0.25+)= 5.35Am=（Am1）+ (Am2) n= 0.29Am1=2BL=0.22 mAm2=4BH=0.16m；B模具寬度B=270mm；

52、L模具長度L=400mm開模率n=0.45輻射散發(fā)的熱量Q輻=20.8 A()() （4-21）=105.3 KJ/h 式中：輻射率，一般表面=0.80.9；A m2=0.16； 工作臺散發(fā)的熱量Q臺=hA接( tt)h （4-22）=1927.68 KJ/h式中：傳熱系數(shù)；h2=502KJ/(mh)；A接模具與工作臺的接觸面積m，A接=0.12；A接=bl =0.128模具與工作臺接觸寬度b=320mm；模具與工作臺接觸長度l=400mm。從計算的結果看，工作臺散發(fā)的熱量比塑料熔體釋放的熱量還多，也就是模具不需要冷卻系統(tǒng)就能很好的達到冷卻效果，這顯然不符合實際，說明了Q的計算結果錯誤，或者是前面的某些地方取值不合理。從Q對和Q輻的計算來看，三者的值應該相差不大，但有關Q臺的計算參考資料很少，因為簡單的計算是以塑料熔體釋放出的熱量Q1為總熱量，全部由冷卻介質帶走，根據(jù)實際情況，這些熱量應分別由凹模和型芯的冷卻系統(tǒng)帶走，實驗表明，約1/3的熱量被凹模帶走，其余由型芯帶走。模具應由冷卻系統(tǒng)帶走的熱量：Q冷=（Q1+ Q2）（Q對+ Q輻+ Q臺）