應急燈外殼的注塑模具設計【兩板模一模兩腔優(yōu)秀課程畢業(yè)設計含8張CAD圖紙帶開題報告+外文翻譯】-zsmj35

應急燈外殼的注塑模具設計【兩板模一模兩腔優(yōu)秀課程畢業(yè)設計含S8張CAD圖紙帶開題報告+外文翻譯】-zsmj35

應急燈外殼的注塑模具設計【兩板模一模兩腔】

摘  要

本論文主要研究的是應急燈外殼注塑模具的設計方法。本文首先介紹了選題的依據(jù)以及選這個課題的意義，并簡單介紹了注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀。然后分析了應急燈外殼制件的工藝特點，包括結構工藝性、成型特性與條件、材料性能等，并選定了成型設備。接著述說了應急燈外殼注塑模的分型面選擇、模具基本結構及模架的選定及型腔數(shù)目的選定及布置，重點論述了成型零件、澆注系統(tǒng)、、脫模機構、合模導向機構以及冷卻系統(tǒng)的設計。而后選定標準模架和模具材料，并校核注射機的相關工藝參數(shù)，如最大注射量、注塑壓力等。最后闡述模具的工作原理，以及對安裝運行過程中可能出現(xiàn)的問題予以總結、分析，并給于了對應的解決方法。

本文論述的應急燈外殼注塑模具采用兩板式結構，采用一模兩腔的型腔布置，最后通過推板將制件推出。在設計模具的時候，需用到SoliWorks軟件進行模擬，以確定型芯型腔及澆口位。此次應急燈外殼注塑模具的設計各項參數(shù)必須來源可靠、選擇準確、計算無誤，其中最大注射量及注射壓力是計算的關鍵。在工藝性上保證不影響操作的同時盡量做到了加工操作簡單、方便。

本設計是在傳統(tǒng)的應急燈上進行了創(chuàng)新，設計采用最領先技術LED顯示，并把電池裝在燈內部，外部也更美觀。外殼的尺寸大小適中，模架也較好的選擇，模具整體不大，采用整體安裝。

關鍵詞：應急燈外殼；注塑模；兩板模；澆注系統(tǒng)；脫模機構

Abstract

The designing methods of injection mould of the Emergency light shell are mainly introduced in this paper. This paper introduces the topic basis and the significance of choosing thistopic, and briefly introduces the development status of injection mold.And then analyzes the process characteristics of emergency lamp shellparts, including the structure, characteristics and conditions of moldingprocess, material properties, and select the molding equipment.Then tell the type emergency lamp shell injection mold, mold surfacestructure and mold base selection and the number of cavities selection andlayout, emphasis, gating system, forming parts, demoulding mechanism,clamping mechanism and the cooling system design.Finally the selected standard mold and mold material, and process parameters of injection machine check, such as the maximum injection volume, injection pressure etc.. The working principle of the die, as well as to the possible problems in the process of installation and operation are summarized, analysis, and give the corresponding solutions.

Shell of emergency lamp injection mold in this paper adopts two plate structure, the layout of the cavity of a mould with two cavities, the push platewill work out.In the design of mold, use the SoliWorks software to simulate, in order to determine the core and cavity and runner position.Must choose accurate, reliable, accurate calculation of design parameters of the emergency lamp shell injection mold, the largest injection quantityand injection pressure is the key.In the process that does not affect the operation at the same time as far as possible the process has the advantages of simple operation, convenient.

This design is the innovation in the emergency lights on the traditionaldesign, using the most advanced technology of LED display, and the battery installed in the light of internal, external and more beautiful.Moderate size of shell mold, is the better choice, overall not die, the wholeinstallation.

Keyword: Emergency light shell;Injection mould;Threepence mould;Gating system;Moulding mechanism ; Space parting institutions

目    錄

引言 1

第1章  應急燈外殼工藝性分析 4

1.1 材料性能 4

1.2 成型特性和條件 4

1.3 結構工藝性 4

1.4 產品幾何形狀分析 5

1.5 應急燈外殼注塑工藝參數(shù)的確定 9

1.6 初選注射機的型號和規(guī)格 9

第2章  應急燈外殼注塑模具的結構設計 11

2.1 分型面的選擇 11

2.2 確定模具基本結構及模架的選定 12

2.3 確定型腔的數(shù)量和布局 12

2.4澆注系統(tǒng)設計 13

2.4.1主流道設計 13

2.4.2 分流道截面設計及布局 14

2.4.3 澆口設計及位置選擇 15

2.4.4 澆口套的設計 16

2.5 注塑模成型零部件設計 17

2.5.1 成型零部件尺寸分析 17

2.5.2塑件收縮率的影響 17

2.5.3型腔、型芯結構設計 18

2.5.4 成型零件工作尺寸計算 20

2.6 合模導向機構設計 20

2.7 脫模、推出機構設計 21

2.7.1 推出機構的組成 21

2.7.2 推出機構的分類 21

2.7.3 推出機構的設計原則 21

2.8冷卻系統(tǒng)設計 23

2.9 模架及模具材料的選擇 24

第3章  注射機相關參數(shù)校核 25

3.1 最大注射量的校核 25

3.2 注射壓力校核 26

3.3 鎖模力校核 26

3.4 模具厚度的校核 26

3.5 成型零部件強度校核計算 27

第4章  模具的工作原理及安裝、調試 28

4.1 模具的工作原理 28

4.2 模具的安裝 29

4.3 試模 29

結論 31

謝  辭 32

參考文獻 33

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CAXA圖紙副本

型腔板A1.dwg

復位桿A2.dwg

定位圈A2.dwg

帶肩導套A2.dwg

應急燈塑件圖A1.dwg

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應急燈模具裝配圖A0.dwg

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摘 要 本論文主要研究的是應急燈外殼注塑模具的設計方法。 本文首先介紹了選題的依據(jù)以及選這個課題的意義，并簡單介紹了注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀。然后 分析了應急燈外殼制件的工藝特點，包括結構工藝性、成型特性與條件、材料性能等，并選定了成型設備。接著述說了應急燈外殼注塑模的分型面選擇、 模具基本結構及模架的選定及 型腔數(shù)目的選定及布置，重點論述了成型零件、澆注系統(tǒng)、、脫模機構、合模導向機構以及冷卻系統(tǒng)的設計。而后選定標準模架和模具材料，并校核注射機的相關工藝參數(shù) ，如最大注射量、注塑壓力等 。最后闡述模具的工作原理，以及對安 裝運行過程中可能出現(xiàn)的問題予以總結、分析，并給于了對應的解決方法。 本文論述的應急燈外殼注塑模具采用兩板式結構，采用一模兩腔的型腔布置，最后通過推板將制件推出。 在設計模具的時候，需用到 件進行模擬，以確定型芯型腔及澆口位。 此次 應急燈外殼注塑模具的設計 各項參數(shù)必須來源可靠、選擇準確、計算無誤，其中 最大注射量及注射壓力 是計算的關鍵。在工藝性上保證不影響操作的同時盡量做到了加工操作簡單、方便。 本設計是在傳統(tǒng)的應急燈上進行了創(chuàng)新，設計采用最領先技術 示，并把電池裝在燈內部，外部也更美觀。外 殼的尺寸大小適中，模架也較好的選擇，模具整體不大，采用整體安裝。 關鍵詞： 應急燈外殼；注塑模；兩板模；澆注系統(tǒng)；脫模機構 he of of in of of of of of of as of as as to in of of in of of a of to in to of of is at as as of is in on ED in of of is 目 錄 引言 ...................................................... 1 第 1 章 應急燈外殼工藝性分析 ................................ 4 料性能 .......................................................... 4 型特性和條件 .................................................... 4 構工藝性 ........................................................ 4 品幾何形狀分析 .................................................. 5 急燈外殼注塑工藝參數(shù)的確定 ...................................... 9 選注射機的型號和規(guī)格 ............................................ 9 第 2 章 應急燈外殼注塑模具的結構設計 ........................ 11 型面的選擇 ..................................................... 11 定模具基本結構及模架的選定 ..................................... 12 定型腔的數(shù)量和布局 ............................................. 12 注系統(tǒng)設計 ...................................................... 13 流道設計 .................................................. 13 流道截面設計及布局 ........................................ 14 口設計及位置選擇 .......................................... 15 口套的設計 ................................................ 16 塑模成型零部件設計 ............................................. 17 型零部件尺寸分析 .......................................... 17 件收縮率的影響 ............................................ 17 腔、型芯結構設計 .......................................... 18 型零件工作尺寸計算 ........................................ 19 模導向機構設計 ................................................. 20 模、推出機構設計 ............................................... 20 出機構的組成 .............................................. 20 出機構的分類 .............................................. 20 出機構的設計原則 .......................................... 21 卻系統(tǒng)設計 ...................................................... 22 架及模具材料的選擇 ............................................. 23 第 3 章 注射機相關參數(shù)校核 ................................. 25 大注射量的校核 ................................................. 25 射壓力校核 ..................................................... 25 模力校核 ....................................................... 25 具厚度的校核 ................................................... 26 型零部件強度校核計算 ........................................... 26 第 4 章 模具的工作原理及安裝、調試 ......................... 28 具的工作原理 ................................................... 28 具的安裝 ....................................................... 29 模 ............................................................. 29 結論 ..................................................... 31 謝 辭 .................................................... 32 參考文獻 .................................................. 33 引言 隨著現(xiàn)代制造技術及高新技術的迅速發(fā)展、 計算機 科技 的應用，在 工業(yè) 中模具 將要變成 生產各種 產品 不可缺少的重要工藝裝備。 尤其 是在塑料產品的 制造和 生產過程中，應用塑料模具 相當 廣泛，在各類模具中的 重要程度 也越來越突 顯 ，成為 一系列 模具設計、制造與研 究 中最具有 表現(xiàn) 意義的模具之一。 隨著 注塑模具 不斷 成為 生產 塑料制造品的主要手段，且 不斷 發(fā)展成為最有前景的模具之一。注射成型是 現(xiàn)在 市場上最具前景 、 最常用的塑料成型 手段 之一，因此注塑模具作為塑料模的一種， 它將具有相當大的 市場需求量 。因此我選應急燈注塑模具設計作為我畢業(yè)設計選擇的課題。 本課題知識點與涉及的知識面較多，應用性強與，如模具設計、三維造型、注塑成型、二維三維軟件的應用以及運動仿真。 通過本課題的設計，將會培養(yǎng)和鍛煉下述幾個基本能力上（ 1）怎么選擇塑料件制品涉及及成型工藝（ 2）在一般塑料件制品成型模具的方面設計能力（ 3） 塑料模具結構改進、塑料制品質量分析及工藝改進、設計的能力（ 4）掌握模具設計經常使用的商業(yè)軟件（ 同實際應用相結合的能力（ 5）提高自己在文檔組織與檢索方面的能力（ 6）在寫論文的一般步驟及格式方法方面的掌握，并增加自己的思考、學習、解決問題的能力，因為我還沒有深入的學習過注塑模具的知識。 隨著我國模具技術的不斷迅速發(fā)展，在生產大型模具方面，已經可以生產整體儀表板等塑料模具、汽車保險杠以及超大容量洗衣機整套塑料模具和大尺寸彩電注塑模具。在機密塑料模具方面 ，已能生產多型腔小模數(shù)齒輪模具、照相機塑料件模具及塑封模具。 在成型工藝方面，高效多色注塑模、多材質塑料成行模、抽芯脫模機構和鑲件互換結構的創(chuàng)新業(yè)獲得了很大發(fā)展。氣體輔助注射成形技術的使用更趨成熟。熱流道模具不斷推廣，有些單位還應用具有世界高端水平的針閥式熱流道模具。 現(xiàn)今國內外用于注塑模具上的先進技術大致有以下幾種： （ 1） 熱流道技術 它是通過加熱的辦法來保證流道和澆口的塑料保持熔融狀態(tài)。由于在流道附近或中心設有加熱棒和加熱圈，從注塑機噴出口到澆口的整個流道都處于高溫狀態(tài)，使流道中的塑料保持熔融， 停機后一般不需要打開流道取出凝料，再開機時只需加熱流道到所需溫度即可。 這一技術在大批量生產塑件、原材料較貴和產品質量要求較高的情況下尤為適用。熱流道注塑成型技術應用范圍很廣，基本上，適用于冷流道模具加工的塑料材料都可以使用熱流道模具加工，許多產品如手機殼、按鍵、面板、尺寸要求精密的機芯部件等都是采用熱流道技術成型。一個典型的熱流道系統(tǒng)一般由如下幾大部分組成： ① 熱流道板（ ② 噴嘴（ ③ 溫度控制器； ④ 輔助零件。 （ 2） 氣體輔助注射成形技術 它是向模腔中注入經準確計量的塑料 熔體，在通過特殊的噴嘴向熔體中注入壓縮氣體，氣體在熔體內沿阻力最小的方向前進，推動熔體充滿型腔并對熔體進行保壓， 當氣體的壓力、注射時間合適的時候，則塑料會被壓力氣體壓在型腔壁上，形成一個中空、完整的塑件， 待塑料熔體冷卻凝固后排去熔體內的氣體，開模退出制品。氣體輔助注射成形技術的關鍵就是怎么合理的把握 注入熔融的塑料的時間與充人氣體的時間的配合。氣體輔助注射可以應用在除特別柔軟的塑料以外的任何熱塑性塑料和部分熱固性塑料。應用氣體輔助注塑成型技術，可以提高產品強度、剛度、精度，消除縮影，提高制品表面質量；降低注射 成型壓力以減小產品成型應力和翹曲，解決大尺寸和壁厚差別較大產品的變形問題；簡化澆注系統(tǒng)和模具設計，減少模具的重量．減少塑件產品的重量，減少成型時間以降低成本和提高成型效率等。氣體輔助成形周期可分為如下六個階段：塑料熔體填充階段、切換延遲時間、氣體注射階段、保壓階段、氣體釋放階段、推出階段。 （ 3） 共注射成形技術 它是使用兩個或者兩個以上注射系統(tǒng)的注塑機，將不同品種或者不同色澤的塑料同時或者先后注射進入同一模具內的成形方法。國內使用的多為雙色注塑機。采用共注射成形方法生產塑料制品時，最重要的工藝參數(shù)是 注射量、注射速度和模具溫度 [1]。 （ 4） 反應注射成形技術 它是將兩種或者兩種以上既有化學反應活性的液態(tài)塑料（單體）同時以一定壓力輸入到混合器內進行混合，在將均勻混合的液體迅速注入閉合的模具中，使其在型腔內發(fā)生聚合反應而固化，成為具有一定形狀和尺寸的塑料制品通常這種成形過程稱之為 在制造方面， 術的應用上了一個新臺階，一些企業(yè)引進 統(tǒng)，并能支持 術對成形過程進行分析。近年來我國自主開發(fā)的塑料膜 統(tǒng)有了很大發(fā)展，如北航華正軟件工程 研究所開發(fā)的 統(tǒng)、華中理工大學開發(fā)的注塑模 統(tǒng)及 件等。 優(yōu)化模具系統(tǒng)結構設計和型件的 使之趨于智能化，提高型件成形加工工藝和模具標準化水平，提高模具制造精度與質量，降低型件表面研磨、拋光作業(yè)量和縮短制造周期；研究、應用針對各類模具型件所采用的高性能、易切削的專用材料，以提高模具使用性能；為適應市場多樣化和個性化，應用快速原型制造技術和快速制模技術，以快速制造成塑料注塑模，縮短新產品試制周期。這些是未來 5～ 20 年注塑模具生產技術的總體發(fā)展趨勢，具體表現(xiàn)在以下 幾個方面： ① 提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度要求以及因高生產率要求而發(fā)展的一模多腔所致。 ② 在塑料模設計制造中全面推廣應用 術。 件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的 3D 設計與成型過程的 3 ③ 推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應用這 項技術是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產價廉高質量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關鍵。氣體輔助注射成型可在保證產品質量的前提下，大幅度降低成本。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復雜的大型制品，模具設計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。 ④ 開發(fā)新的成型工藝和快速經濟模具。以適應多品種、少批量的生產方式。 ⑤ 提高塑料模標準化水平和標準件 的使用率。我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質量和降低模具制造成本，模具標準件的應用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產；其次要逐步形成規(guī)模生產，提高商品化程度、提高標準件質量、降低成本；再次是要進一步增加標準件的規(guī)格品種。 ⑥ 應用優(yōu)質材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質量顯得十分必要 [1]。 第 1 章 應急燈外殼工藝性分析 料性能 圖 示為應急 燈外殼立體圖，材料為 觀黑色，精度等級一般（ 4 級精度），制品表面光滑美觀，帶有精細花紋。 熱塑性塑料，密度 拉強度 30～ 50彎強度 41～ 79伸彈性模量 1587～ 2277曲彈性模量 1380～ 2690縮率 2]。該材料綜合性能好，沖擊強度高，尺寸穩(wěn)定，易于成型，耐熱和耐腐蝕性也較好，并具有良好的耐寒性。是目前產量最大、運用最廣泛的一種塑料 [2]。 圖 急燈外殼立體圖 型特性和條件 其吸濕性強，塑料在成型前必須充分預熱干燥（ 80～ 90℃下至少干燥 2 小時），使其含水量小于 對于要求表面光澤的零件，塑料在成型前更應該進行長時間預熱（ 80～ 90℃下至少干燥 3 小時） [2]。 塑料加熱溫度對塑料的質量影響較大，溫度過高易于分解（分解溫度 >270℃） ,一般料筒溫度為 180～ 260℃，建議溫度 245℃ 成型時宜采用較高的加熱溫度（ 對精度較高的塑件 ， 模溫宜取 50 對高光澤耐熱塑件 ， 模溫宜取 60和較高的注射壓力（柱塞式注射機：料溫 180～ 230℃，注射壓力 100～ 140桿式注射機：溫度 160～ 220，注射壓力 70～ 100[3]。 構工藝性 零件壁厚基本均勻，所有壁厚均大于塑件的最小壁厚 1助 件分 析可知注塑成型時不會發(fā)生填充不足現(xiàn)象。塑件為殼體類制件 , 外表面為可見光亮面 ,制件上表面有有 19 個孔，中間開了一個凹槽，凹槽中心有個起連線作用的大孔，，大孔四周有 4 個固定 面板的孔唇，上表面四周分布起裝飾作用的燈，還有精美文字，總體尺寸為長 200 200 50制件雖小，但結構 復雜，需采用兩板雙分型結構，制造精度要求稍高。 品幾何形狀分析 (1)側孔、內螺紋與圓弧面 在龍頭殼體設計中，為了產品的美觀大方，，患有消費者使用起來比較方便，側孔是必須的，另外內螺紋是為了安裝調節(jié)水量大小而設計的，圓弧面是為了盡量減少水壓力的損失，盡量減少降低水流動的而設計的，所以這些是必須的。在現(xiàn)代日常生活當中，消費者追求的不再是便宜，首先是美觀實用，價格實惠，更是要符合人體工程學，為此，對產品的設計要求進一步提高，而圓弧則是這種要求 [3]。 (2)脫模斜度 在塑料制品的成型中為了便于將制品從 模具內脫出，制品的內外壁必須有足夠的脫模斜度。脫模斜度與塑料品種、制品的形狀、模具結構等因素有關 ， 一般情況下 30′ ～2°之間選取。一些常用塑料的脫模斜度經驗數(shù)據(jù)參閱表 表 常用塑料的脫模斜度經驗數(shù)據(jù) 塑料名稱或代號 脫模斜度 聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯 30′～ 1° 龍、聚甲醛、氯化聚醚、聚苯醚 40′～ 1° 30′ 硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚苯乙烯、有機玻璃 50′～ 2° 熱固性塑料 20′～ 1° 選擇塑件的脫模斜度時，應遵循一下原則： ① 應盡量選擇較大的脫模斜 度，使制品容易脫出。 ② 當塑件收縮率較大時，應選用較大的脫模斜度。 ③ 當制品的壁較厚時，成型后的收縮量大，此時，應選用較大的脫模斜度。 ④ 高大的制品，應盡量選用較小的脫模斜度。 ⑤ 精度較高的制品，選用較小的脫模斜度。 ⑥ 如果要求制品在脫模后留在型芯一側時，則內表面的脫模斜度要比外表面的小。 制品高度和孔的深度較小時（內孔深 3～ 6 6～ 10 10～ 14 14～ 18 18～ 24 24～ 30 30～ 40 頭殼體塑件的具體尺寸的公差可以根據(jù)上表一般公差 6級來確定，具體偏差可以根據(jù)加工部分的難易程度來確定 [3]。 (6)塑料制品的表面粗糙度 塑件的表面粗糙度除了與原材 料的特性和成型工藝有關之外，模具的制造情況也起著十分關鍵的作用，確定塑件的表面粗糙度時，應對模具做一下考慮： ① 一般模具的表面粗糙度比塑料制品的表面粗糙度高 1級； ② 對透明的塑料制品要求型腔和型芯的表面粗糙度相同； ③ 對于不透明的塑料制品，型芯的表面粗糙度的級別可比型腔的表面粗糙度低 1～ 2級； ④ 為了避免模具制造中不必要的浪費，選取的粗糙度滿足要求即可。 綜上所述，龍頭殼體型腔的粗糙度比龍頭殼體高一級 [3]。 (7)零件體積及質量估算 借助于 件，直 接測量出單個塑件的體積質量 澆注系統(tǒng)凝料按一個塑件體積的 60%進行估算，則凝料體積 ??凝V。 兩個塑件和澆注系統(tǒng)凝料 總體積V，M。 急燈外殼注塑工藝參數(shù)的確定 查《實用模具技術手冊》表 12定 料的注射工藝參數(shù)如下 [4]: 注射機類型：螺桿式 螺桿轉速： 30～ 60r/噴嘴形式：直通式 噴嘴溫度： 180～ 190 ℃ 料桶前端溫度： 200～ 210 ℃ 料桶中段溫度： 210～ 230 ℃ 料桶后段溫度： 180～ 200 ℃ 模具溫度： 50～ 70 ℃ 注射壓力： 70～ 90 保壓力： 50～ 70 注射時間： 3～ 5s 保壓時間： 15～ 30s 冷卻時間： 15～ 30s 成型周期： 40～ 70s 以上參數(shù)在試模時可以做適當調整。 選注射機的型號和規(guī)格 注塑機的主要參數(shù)有公稱注射量、注射壓力、注射速度、塑化能力、鎖模力、合模裝置的基本尺寸、開合模速度、空循環(huán)時間等。這些參數(shù)是設計、制造、購買和使用注塑機的主要依據(jù)： (1)公稱注塑 量 指在對空注射的情況下，注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時，注射裝置所能達到的最大注射量，反映了注塑機的加工能力。 (2)注射壓力 為了克服熔料流經噴嘴，澆道和型腔時的流動阻力，螺桿 (或柱塞 )對熔料必須施加足夠的壓力 ,我們將這種壓力稱為注射壓力。 (3)注射速率 為了使熔料及時充滿型腔，除了必須有足夠的注射壓力外，熔料還必須有一定的流動速率，描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度。 這里從實際注射量在額定注射量的 20%～ 80%之間考慮，初選額定注射量在 270 3射機 [5]。該設備的技術規(guī)范見表 表 術規(guī)格 射機 額定注塑量 000 螺桿直徑 30 注射壓力 06 注射行程 70 注射方式 螺桿式 注射時間 S 桿轉速 r/0 合模力 0000 最大成型面積 23800 最大開（合）模行程 100 模具最大高度 000 最小高度 00 動、定模固定板尺寸 350× 1250 拉料空間 050× 950 合模方式 兩次動作液壓式 第 2 章 應急燈外殼注塑模具的結構設計 總體方案擬訂 ： 對任何塑料件的模具設計都有一定的程序，首先要確定該塑件使用哪一種澆口形式，因為目前澆口的形式很多，并且用不同的澆口形式可以得到不同的塑件效果，得到的塑件表面質量也不同，因此確定澆口形式也是至關重要的。再就是 要確定在塑件的什么位置進行澆注，對于這個問題我們都沒有定論，只有借助 007 內的塊來進行分析后再確定澆口位。接著要確定一模幾腔，只有把這些前期工作都做好之后 才能夠順利的進行模具設計。 型面的選擇 模具上用以取出塑料制品和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的解除表面，稱為分型面，也可稱為分模面。選擇分型面的基本原則是：分型面應選擇在塑件斷面輪廓最大位置處，以便于順利脫模，同時還應考慮以下幾個因素 [6]： (1)分型面選擇應便于塑料制件脫模和簡化模具結構，為 此，選擇分型面應盡可能使塑料制件開模時留在動模。 (2)分型面應選擇在不影響塑件外觀質量的部位，使其產生的飛邊易于清理和休整。 (3)分型面選擇應有利于排氣，為此應盡可能使其分型面與流料末端重合。 (4)分型面選擇應有利于零件的加工。 (5)分型面的選擇應考慮注塑機的技術參數(shù)。注塑成型時所需要的鎖模力是與塑件在合模方向的投影面積成正比，所以選擇分型面時，應盡量選擇塑件在垂直合模方向上投影面積較小的表面，以減少鎖模力。 根據(jù)上述原則，應急燈外殼注塑模具的分型面形狀及位置如圖 圖 急燈外殼注塑模具分型面形狀及位置 定模具基本結構及模架的選定 模具的基本結構有兩種：單分型面注塑模和雙分型面注塑模。 (1)單分型面注塑模 是注塑模中最簡單、應用最普及的一種模具，它以分型面為界將整個模具分為動模和定模兩部分。一部分型腔在動模，一部分型腔在定模。主流道在定模，分流道開設在分型面上。開模后，制品和流道留在動模，制品和澆注系統(tǒng)凝料從同一分型面內取出，動模部分設有推出系統(tǒng)，開模后將制品推離模具。 (2)雙分型面注塑模 它從不同的分型面分別 取出流道內的凝料和塑件，又稱三板式注塑模具。與單分型面注塑模相比，三板式注塑模具增加了一個可移動的中間板（又名澆口板）。中間板適用于采用點澆口進料的單型腔和多型腔模具。在開模時由于定距拉桿的限制，中間板作定距離的分開，以便取出這兩塊板之間流道內的凝料，而利用推板或推桿將型芯上的塑件脫出。 雙分型面注塑模與單分型面注塑模的最大區(qū)別就是，雙分型面注塑模在生產過程中澆注系統(tǒng)凝料和制品會自動切斷分離，便于實現(xiàn)自動化生產，而單分型面的澆注系統(tǒng)操作簡單，大大提高了生產效率。 應急燈外殼為大批大量生產，從提高生產效率角度 出發(fā)，我選擇單分型面注塑模。雖然，結構復雜，但是制品質量更好，經濟效益更高 [4]。 定型腔的數(shù)量和布局 模具型腔的數(shù)量通常是客戶或產品工程部根據(jù)產品的批量，塑料制品的精度，塑料制品的大小，用料以及顏色的來確定的，型腔數(shù)量越多，制品的精度越低，經濟性越差，成型工藝越復雜，并且保養(yǎng)和維修越困難，故障發(fā)生率越高。確定型腔數(shù)量的方法有：根據(jù)鎖緊力確定，根據(jù)最大注塑量確定，根據(jù)塑件精度和經濟性確定，本零件主要從精度考慮，該零件尺寸中等，為大批大量生產，因此采用一模兩腔，即一次注射成型兩個塑料制件，采用 Y 形布 局，優(yōu)點是流道轉折較少，熱量壓力損失較小。 ` 圖 腔的布局 注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機噴嘴到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充分傳遞到模腔的各個部位，以獲得組織致密、外形清晰、表面光潔和尺寸精確的塑料制件。澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口、冷料穴四部分組成。 流道設計 主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具相接觸的部位開始，到飛流到為止的塑料熔體的流動通道。其直徑直接影響到塑料熔體的流動速度和填充時間，直 徑過大，澆道容積增大，凝料多，增加了冷卻時間，且易產生渦流或紊流，制件出現(xiàn)氣孔。直徑過小，則熱量與壓力損失大，成型困難。 主流道的設計原則是：在保證塑料制件成型良好的前提下，盡量縮短主流道的長度，以使凝料少，壓力和熱量損失小。主流道大端呈圓角過渡，以減小料流轉向阻力 [4]。主流道尺寸見表 表 流道部分尺寸 符 號 名 稱 尺 寸 /mm d 主流道小端直徑 5 流道球面半徑 16 h 球面配合高度 5 a 主流道錐角 10 L 主流道長度 152 D 主流道大端直徑 10 流道截面設計及布局 分流道是連接主流道與澆口的熔體涌道，分流道起著分流和轉向的作用。分流道設計要求：一是使流道盡快充滿型腔，在流道內的壓力損失和熱量損失小；二是將塑料熔體均衡的分配到各個型腔；三是回料量小。常用 的流道截面形狀有圓形、梯形、 U 行和六邊形等，在設計中，要減少流道內的壓力損失，就希望流道截面積大，要減少散熱損失，又希望面積小，故可用流到的截面積與表面積之比來表示流道的效率，其比值越大，效率越高，各種流道截面積的效率見表 表 種 流道截面的效率 從上表中可以看出，截面為圓形和正方形的分流道截面效率最大，應用效果應是最好的。但是圓形和正方形分流道工藝性較差。圓形分流道要求開設在分型面兩側，對稱分布加工難度大。正方形分流道脫出分流道凝料的阻力大，若去斜度，實質上久變?yōu)榱颂菪畏至鞯?，從應用觀點看，梯形分流道和 U 形分流道是最佳選擇。在應急燈外殼注塑模具設計中擬采用圓形截面。 在多型腔模具中分流道的布置中有平衡和非平衡兩種，根據(jù)本模具的要求我們選取平衡式，也就是指分流道到各型腔澆口的長度，斷面形狀，尺寸都相同的布置形式。它要求各對應部位的 尺寸相等。這種布置可實現(xiàn)均衡送料和同時充滿型腔的目的，是成型的塑件力學性能基本一致。而且在此模具中不會造成份流道過長的缺點 [4] 口設計及位置選擇 澆口是連接分流道與型腔之間的一段細短通道，是澆注系統(tǒng)的最后部分，其作用是使塑料以較快速度進入并充滿型腔，它能很快冷卻封閉，防止型腔內還沒冷卻的熔體倒流。由于應急燈外殼表面刻有精美圖案，表面成型質量要求較高，不能有澆口痕跡，且選用的是單分型面注塑模具，故選用點澆口比較合理，點澆口是典型的小截面澆口，有如下優(yōu)點： （ 1）對澆口 的位置限制較小，可以 比較自由的選擇進料部位。 （ 2）有利于薄壁 ，長流程和表面帶精細花紋圖案的塑料件成型。 （ 3） 降低塑件內的殘余應力，特別是澆口附近。 （ 4） 容易從塑件上自行截開，易實現(xiàn)脫模時塑件的自動墜落，并且看不出澆口痕跡。 （ 5） 多型腔模具中，容易實現(xiàn)各型腔均衡進料。 澆口位置選擇應遵循以下幾個原則： （ 1） 澆口位置應使填充型腔的流程最短。這樣的結構使壓力損失最小，易保證料流充滿整個型腔，同時流動比的允許值隨塑料熔體的性質，溫度，注塑壓力等的不同而 變化，所以我們在考慮塑件的質量都要注意到這 些適當值。 （ 2） 澆口設置應有利于排氣和補塑。 （ 3） 澆口位置的選擇要避免塑件變形。采側澆口在進料時頂部形成閉氣腔，在塑件頂部常留下明顯的熔接痕，而采用點澆口，有利于排氣，整件質量較好，但是塑件壁厚相差較大，澆口開在薄壁處不合理；而設在厚壁處，有利于補縮，可避免縮孔凹痕產生。 （ 4） 澆口位置的設置應減少或避免生成熔接痕。熔接痕是充型時前端較冷的料流在型腔中的對接部位，它的存在會降低塑件的強度，所以設置澆口時應考慮料流的方向，澆口數(shù)量多，產生熔接痕的機會很多。流程不長時應盡量采用一個澆口，以 減少熔接痕的數(shù)量。對于大多數(shù)框形塑件，澆口位置使料流的流程過長，熔接處料溫過低，熔接痕處強度低，會形成明顯的接縫，如果澆口位置使料流的流程短，熔接處強度高。為了提高熔接痕處強度，可在熔接處增設溢溜槽，是冷料進入溢溜槽。筒形塑件采用環(huán)行澆口無熔接痕，而輪輻式澆口會使熔接痕產生。 （ 5） 澆口位置應避免側面沖擊細長型心或鑲件。 結合上述幾個原則綜合考慮，我選擇中心點澆口進料。 口套的設計 由于主流道要與高溫塑料及噴嘴接觸和碰撞，所以模具的主流道部分通常設計成拆卸更換的襯套，簡稱澆口套。澆口套的 作用： ? 使模具安裝時進入定位孔方便而在注塑機上很好的定位并與注塑機噴嘴孔吻合，并能經受塑料的反壓力，不致被推出模具。? 作為澆注系統(tǒng)的主流道，將料筒的塑料過渡到模具內，保證料流有力暢通的到達型腔，在注射過程中不應有塑料溢出，同時保證主流道凝料脫出方便。 兩板模澆口套較小，主流道較長，模具需要定位圈 [7]，其形式和尺寸見圖 2 口套形狀尺寸 塑模成型零部件設計 型零部件尺寸分析 成型零部件是指動、定模部分有關組成型腔的零件。成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用來 構成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸（包括舉行和異型零件愛你的長和寬），型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，星系和型芯之間的位置尺寸等。這模具設計時，應根據(jù)塑件的尺寸及精度等級確定模具成型零件的工作尺寸及精度等級。影響塑件尺寸精度的主要因素如下： 件收縮率的影響 塑件成型后的收縮率與塑件的品種，塑件的形狀、尺寸、壁厚，模具的結構，成型的工藝條件等因素有關。在生產塑件時由于工藝條件、塑料批號發(fā)生變化也造成塑件收縮率的波動。收縮率的偏差和波動，都會引起塑件尺寸誤差，其尺寸變化值為： ( m ??（ 2 式中 s? — 塑料收縮率波動所引起的塑件尺寸誤差 塑件的最大收縮率； · 塑件的最小收縮率； 塑件的基本尺寸。 按照一般的要求，塑件收縮率破洞所引起的誤差應小于塑件公差的 1／ 3 （ 1） 模具成型零件的制造誤差 模具成型零件的制造精度是影響塑件尺寸精度的重要因素之一。成型零件模具加工精度愈低，成型塑件的尺寸精度也愈低。實踐表明，成型零件的制造公差占塑件總公差的 1/3～ 1/4,因此在確定成型零件工作尺寸公差值時可取塑件公差的 1/3～ 1/4，或取 作為模具制造公差。 （ 2） 模具成型零件的磨 損 模具在適用過程中，由于塑料熔體流動沖刷、脫模時與塑件的摩擦、成型過程中可能產生的銹蝕、以及由于上述原因造成的成型零件表面粗糙度提高而重新打磨拋光等，均造成了成型零件尺寸的變化。在上述 諸多因素中脫模時塑件對成型零件的摩擦磨損時最主要的，為了簡化計算起見，凡與脫模方向垂直的成型零件表面，可以不考慮磨損；與脫模方向平行的成型零件表面，應考慮磨損。對于中小型塑件，最大磨損量可取塑件的 1/6；對于大型塑件應取 1/6 以下。 （ 3） 模具安裝配合的誤差 模具成型零件裝配誤差以及在成型過程中成型零件配合間隙的變化 ，都會引起塑件尺寸的變化。塑件在成型過程中產生的最大尺寸誤差應該是上述各種誤差的總和。即： ??????? ????? 2 式中 δ — 塑件的成型誤差； δ z— 模具成型零件制造公差 δ c— 模具成型零件在適用中的最大磨損量； δ s— 塑料收縮率波動所引起的塑件尺寸誤差； δ j— 模具成型零件因配合間隙變化而引起塑件 尺寸的誤差； δ a— 因安裝固定成型零件而引起的塑件尺寸誤差。 腔、型芯結構設計 型腔是指模具閉合時用來填充塑料成型制件的空間，按型腔的結構不同可將其分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲拼式四個結構形式。為提高模具剛度、強度，型腔采用整體式結構。成型塑料件內表面的零件統(tǒng)稱凸?；蛐托?，為節(jié)省優(yōu)質鋼材和便于加工及熱處理，型芯采用整體嵌入式結構，型芯的固定采用螺釘固定。 （ 1） 型腔 型腔是成型零件外表面的主要零件，按其結構不同，可分為整體式和組合式。 本模具是采用整體式 模具型腔，它是由整塊材料加工而成的一腔兩模，特點是牢固，使用當中不容易發(fā)生變形，不會使分流道塑料溢出，但是，加工困難。熱處理不太方便，常用于中、型模具上。整體式的模具各個凹模采用機械加工、冷擠壓、電加工等方法加工支撐，然后裝進模板當中，這種結構加工效率高，裝拆方便，可以保證各個型腔形狀、尺寸一致。本模具分動模和定模，其型腔的內部尺寸都一樣，只是滑槽的尺寸不一樣，其具體如下 圖 圖 腔 （ 2)型芯 型芯和成形桿是成形塑件的內表面。大的型芯也稱為凸模 ，是成形塑件中較大的、主要內形的零件；型芯桿一般是指成形塑件的孔或者凹槽的小型芯。本文中的型芯就是凸模，其圖如下 圖 圖 芯 型零件工作尺寸計算 成型零件中與塑料熔體接觸并決定制品幾個形狀的尺寸稱為工作尺寸。它包 括型腔尺寸、型芯尺寸、和中心距尺寸。其中型腔尺寸可分為深度尺寸和徑向尺寸，型芯尺寸可分為高度尺寸和徑向尺寸。型腔尺寸屬于包容尺寸，當型腔與塑料熔體或制品制件產生摩擦磨損后，該類尺寸具有增大的趨勢。型芯尺寸屬于被包容尺寸，當凸模與塑料熔體或制品制件之間產生摩擦磨 損后，該類尺寸具有縮小的趨勢。中心距尺寸一般指成型零件上某些對稱結構制件的距離，如孔間距、型芯間距、凹槽間距和凸塊間距等，這類尺寸通常不受摩擦磨損的影響，因此可視為不變的尺寸。 對于上述型腔、型芯和中心距三大類尺寸，可分別采用三種不同的方法進行設計計算。在計算之前，有必要對他們的標注形式及偏差分布做如下規(guī)定。 (1） 制品的外形尺寸采用單向負偏差，名義尺寸為最大值，與制品外形尺寸相對應的型腔尺寸采用單向正偏差，名義尺寸為最小值。 （ 2)制品的內形尺寸采用單向正偏差，名義尺寸為最小值，與制品內形尺寸相對應的型芯尺寸采用單向負偏差，名義尺寸為最大值。 (3)制品和模具上的中心距尺寸均采用雙向等值正、負偏差，它們的基本尺寸均為平均值。 目前，成型零件的工作尺寸主要用兩種方法計算，一種稱為平均值法，另一種稱為公差帶法。對平均收縮率較小的塑件一般采用平均值法。 其平均收縮率%55.0?慮到工廠模具加工制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差選 4/??z?。塑件為一般等級精度，即四級精度（ 模導向機構設計 導向合模機構對于塑料模具是必不可少的部分，因為模具在閉合時要求有一定的方向和位置，所以必須設有導向機構，導柱安裝在動模一邊或定模一邊均可，但更多的是安裝在動模一側，因為作為成形零件的主型芯一般都安裝在動模一側。導柱與主型芯安裝在同一側，在合模時可以起保護作用。 導向機構的作用 是保證動、定模能夠對準，使動模和定模上的成形表面在模具閉合后形成形狀和尺寸準備的腔體。從而保證塑料件形狀、壁厚和尺寸。導向機構出了其導向和定 位的作用外，還可以增加承受側壓力的能力，保證模具運動平穩(wěn)。 本模具采用導柱導向機構。 （ 1） 導柱機構形式為便于加工導柱導套安裝孔，獲得較好的技術經濟效益，使用有肩導柱。 （ 2)導柱的布置為確保動模和定模只按一個方向合模，采用等直徑導柱不對稱布置。為確保型芯不損壞，導柱設在定模一側，即反裝。 模、推出機構設計 為保證塑料件成形后從模腔或型芯上順利脫出，模具結構中必須設計可靠有效的脫模機構。應急燈外殼由于壁厚很小，所以采用推板脫模機構，該機構運動平穩(wěn) 且推出力大，推出力在塑料件整個周 邊均勻分布。推件板脫模機構是在型芯根部（制品外型側壁）安裝一與它密切配合的推板或推塊，推板或推塊通過復位桿或推桿固定在推桿板上，以與開模相同的方向將制品推出。在推板脫模機構中，為了減小推板與型芯的摩擦，推板與型芯間留 間隙，并且錐面配合以防止推板因偏心而溢料。 出機構的組成 推出機構主要由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機構的導向與復位部件等組成。推出機構中，凡直接與塑件相接觸、并將塑件推出型腔的零件稱為推出零件。常用的推出零件有推桿、推管、推件板、成型推桿等。 出機構的分類 推出機構可按其推出動作的動力來源分為手動推出機構、機動推出機構、液壓和氣動推出機構。手動推出機構是模具開模后，由人工操縱的推出機構塑件，一般多用于塑件滯留在定模一側的情況；機動推出機構利用注射機開模動作驅動模具上的推出機構，實現(xiàn)塑件的自動脫模；液壓和氣動推出機構是依靠設置在注射機上的專用液壓和氣動裝置，將塑件推出或從模具中吹出。推出機構還可以根據(jù)推出零件的類別分類，可分為推 桿推出機構、推管推出機構、推件板推出機構、成型推桿（塊）推出機構、多無綜合推出機構等。另外，也可根據(jù)模具的結構 來 分類。 出機構的設計原則 (1) 推出機構應晝調協(xié)在動模一側 由于推出機構的動作是通過裝在注射機合模機構上的頂桿來驅動的，所以一般情況下，推出機構設在動模一側。正因如此，在分型面設計時應盡量注意，開模后使塑件能留在動模一側。 (2） 保證塑件不因推出而變形損壞 為了保證塑件在推出過程中不變形、不損壞，設計時應仔細分析塑件對模具的包緊力和粘附力的大小，合理的選擇推出方式及推出位置，從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。 (3） 機構簡單動作可靠 推出機構應使推出動作可靠、靈活 ，制造方便，機構本身要有足夠的強度、剛度和硬度，以承受推出過程中的各種力的作用，確保塑件順利地脫模。 (4） 良好的塑件外觀 推 出塑件的位置應盡量設置在塑件內部，以免推出痕跡影響塑件的外觀質量。 (5） 合模時的正確復位 設計推出機構時，還必須考慮合模時機構的正確復位，并保證不與其他模 具零件相干涉。 綜上所述，本套模具的推出機構形式采用推桿推出，推桿的位置參考原塑件留下的推桿位置，根據(jù)以上原則，本設計的推桿位置如圖 2 推桿的數(shù)量為每個型腔 6 根，總共 12 根。推桿的直徑為4?，其與推桿孔之間采用H8/隙配合，推桿與推桿固定板采用單邊 的間隙，這樣可以降低加工要求，又能在多推桿的情況下，不因各板上的推桿孔加工誤差引起的軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象。推桿的材料采用 素工具鋼，熱處理要求硬度 5458作端配合部分懂得表面粗糙度為 推桿形式見圖 圖 桿形式 模力計算 脫模力是指將塑件從包緊的型芯上脫出所需克服的阻力。對于薄壁距環(huán)形斷面的塑件，其脫模力的計算公式為： ( )ta n(2 ?? ?? ? ???（ 3 上式中， 2? 是距環(huán)形塑件的平均壁厚， 2? =2 800?； 里取 ?； ? 是模具型芯的脫模斜度， ? = 于 料取 ? 是塑件