指示灯罩注塑模具设计] 专 班 业： [材料成型机控制工程] 级： [08 级一班] 学生姓名： [] 指导教师： [] 完成时间： 2011 年 7 月 3 日 前 言 这次课程设计是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和 检验。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广 泛的应用。 在完成之前的课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机械 制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机 械制造、 加工的工艺有了一个系统、 全面的理解， 达到了学习的目的。 对于模具设计这个实践性非常强的设计课题， 明确了模具的一般工作 原理、制造、加工工艺。并在图书馆借阅了许多相关手册和书籍，设 计中，将充分利用和查阅各种资料，并与同学进行充分讨论，尽最大 努力搞好本次课程设计。 在设计的过程中，将有一定的困难，但有指导老师的悉心指导和 自己的努力，相信会完满的完成课程设计任务。由于学生水平有限， 而且缺乏经验，设计中不妥之处在所难免，肯请各位老师指正。 设计者： 二 O 一一年 七 月 目 录 一、塑件成型工艺分析与设计 ................................................. 5 塑件原材料特性 .................................................................... 5 塑件原材料成型性能 ............................................................ 5 塑件成型方法确定 ................................................................ 6 选择注塑机型号及其参数 .................................................... 6 二、塑件成型模具设计 ............................................................. 8 确定分型面 ............................................................................ 9 斜导柱侧向分型机构 .......................................................... 10 三、浇注系统选择和设计 ....................................................... 11 主流道设计 .......................................................................... 11 分流道的设计 ...................................................................... 12 四、成型零件的结构设计及计算 ........................................... 15 成型零件工作尺寸的计算 .................................................. 16 五、成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算 ........................... 17 六、推出机构（脱模） ........................................................... 17 七 导向机构.............................................................................. 17 八 模架的确定和标准件选择 ................................................. 17 九、模具设计心得体会 ........................................................... 18 结 束 语 .................................................................................... 19 参考文献 .................................................................................... 19 指示灯罩注塑模具设计 摘要：通过对塑件结构分析，针对塑件脱模存在的问题，采用瓣合模的结构形式， 利用斜导柱侧向分型抽芯机构， 解决了塑件脱模问题。 选择了潜伏式浇口进料， 避免了浇口痕迹对塑件的外观质量所造成的 影响。经产品大批量生产验证，模具结构满足成型工艺要求，生产效 率高，脱模动作可靠，产品质量好 关键词：注塑模，斜导柱，侧向分型，抽芯机构 Abstract : Through a nalyzing the structure characteristics of the plastic part,in terms of,an injection mold structure with half cavity was adopted. The problems in demolding were solved by a side parting core-pulling mechanism with slanted guide pillar . The influence of gate trace to product appearance was avoided by using the submarine gate . Through mass production,it has been proved that the mold could well satisfy the molding process , which was with high efficiency , reliable demolding and good product quality. Keywords:indicat or light cover of socket;injection mold;slanted guide pillar;side parting ;core-pulling mechanism 一、塑件成型工艺分析与设计塑件原材料特性 ABS 是三元共聚物，因此兼有三种元素的共同性能，使其具有 “坚韧、质硬、刚性”的材料。ABS 树脂具有较高冲击韧性和力学 强度，尺寸稳定，耐化学性及电性能良好，易于成形和机械加工等 特点。此外，表面还可镀铬，成为塑料涂金属的一种常用材料. 塑件原材料成型性能 1. 吸湿性强，含水量应小于 0.3％，必须充分干燥，要求表面 光泽的塑件应要求长时间预热干燥 2. 流动性中等， 溢边料 0.04mm 左右(流动性比聚苯乙烯， 差， AS 但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好) 3. 比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温(对耐热、高抗冲击 和中抗冲击型树脂，料温更宜取高)，料温对物性影响较大、料温过 高易分解(分解温度为 250℃左右，比聚苯乙烯易分解)，对要求精度 较高塑件模温宜取 50～60℃，要求光泽及耐热型料宜取 60～80℃， 注射压力应比加工聚苯乙烯的高，一般用柱塞式注射机时料温为 180～230℃，注射压力为 100～140Mpa，螺杆式注射机则取 160～ 220℃，70～100MPa 4. 模具设计时要注意浇注系统对料流阻力小， 浇口处外观不良， 易发生熔接痕，应注意选择浇口位置、形式，顶出力过大或机械加工 时塑件表面呈现“白色”痕迹(但在热水中加热可消失)，脱模斜度宜 取 1°以上 塑件三维图 塑件成型方法确定塑件用注射机成型 选择注塑机型号及其参数 5. 注射量的计算 通过计算或 Pro/E 建模分析， 塑件质量 m1 = 10.3g ,塑件体积 v1 = 10.1cm3 。 流道疑料的质量 m2 还是个未知数，可按塑件质量的 0.6 被来估算。从 上述分析中确定为一模八腔，所以浇注系统疑料体积为 v2 = 10.1× 0.6 × 2 = 12.12 。 该模具一次注射所需塑料 ABS 如下 体积： V总 = 2 × v1 + v 2 = 32.32cm3 质量： m总 = ρV总 = 32.97 g 2. 塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算 流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积为 A2 ，在模具设计前还 是个未知数， 根据多型腔的统计分析，A2 是每个塑件在分型面上的投 影面积 A1 的 0.2~0.5 倍，因此可用 0.35 nA1 来进行估算，所以 A = nA1 + A2 = nA1 + 0.35nA1 = 1.35nA1 =1696.5 mm 2 Fm = AP型 = 1696.5 × 35 = 59.38 KN ( P型 =35) 3. 选择注射机 根据每一周期的注射量和锁模力的计算值个选用 SZ—60/450 卧式注 射机，其主要技术参数见下图 SZ—60/450 注射机主要技术参数 — 78 理论注射容量 cm3 螺杆直径/mm 30 拉 杆 内 间 距 280 × 250 /mm 移模行程/mm 最大模厚/mm 最小模厚/mm 220 300 100 锁模力/KN 450 注射压力/MPa 注射速率/(g/s) 塑化能力/(g/s) 螺杆转速/(r/min) 170 60 5.6 14~20 定 位 孔 直 径 55 0 喷嘴球半径/mm 20 /mm 喷 嘴 孔 直 径 3.5 /mm 锁模方式 4. 双曲肘 注射机有关参数的校核 ktM / 3600 ? m2 0.8 × 5.6 × 3600 × 30 / 3600 ? 12.48 = = 11.83 m1 10.3 1)由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数 n n< 2<11.83，所以型腔数校核合格。 式中 k: 注射机最大注射量的利用系数，一般取 0.8; M: 注射机的额定塑化量（5.6g/s）; t: 成型周期，取 30s。 (2)注射机压力的校核 k0 p0 = 1.3 ×100 = 130 MPa < 170 MPa 注射压力的校核合格。式中 k ' 取 1.3, p0 取 130MPA。 (3)锁模力的校核 F胀 = A 总P模 = 1696.5 × 35 = 59.38KN P模 是模具型腔内的压力通常去 25~40MPa。 ABS 属于中等粘度塑料及 有精度要求的塑件，故 P模 取 35MPa。 k 2 F胀 =1.2*59.38=71.25< F锁 所以注射机锁模力合格。 二、塑件成型模具设计 (一) 一 型腔的数量和布置 该塑件精度要求不高，又是大批量生产，可以采用一模多腔的形式。 考虑到模具制造费用和设备运转费用低一些， 定为一模两腔的模具形 式。因为设计选择的是一模两腔，故采用直线对称排列。流道采用平 衡式，浇口采用潜伏式或侧浇口式。 图（1） 确定分型面根据塑件结构形式，分型面选在灯罩的中间凸出部分的上表 面。如下图（2） 斜导柱侧向分型机构 斜导柱侧向分型机构 侧向分型因为该塑件有外螺纹，又根据 ABS 的特性，无法强制脱模，所 以采用侧向脱模的机构。采用斜导柱来帮助脱模，如图所示，图中并 没有画出锁模机构，具体会在装配图中表达出来 斜导柱的直径 d =3 10 FH1 cos 2 a[σ ] mm。 式中 F 表示抽拔力，H1 表示受力点到斜导柱固定板平面的距离， a 表示抽拔角，[ σ ]表示斜导柱钢材的许用弯曲应力，MPa，对碳素钢 取[ σ ]=137.2MPa。 Ft = Fb (u cos α ? sin α ) 又 Fb = LHp 即 Ft =LHp (u cos α ? sin α ) 综合算得，d=8.43mm 三、浇注系统选择和设计主流道设计 1) 主流道尺寸 根据所选注射机，则 主流道小端尺寸为 d=注射机喷嘴尺寸+（0.5~1）=3.5+0.5=4mm 主流道大端尺寸 D=d+2Ltana ≈ 7.5mm 主流道长度 L 取 50mm 主流道球半径为 SR=喷嘴球面半径+（1~2）=20+2=22mm 球面配合高度 h=3mm 2) 主流道衬道形式 为了便于加工和缩短主流道长度，衬道和定位圈还是设计 成分体式，主流道长度取 50mm，约等于定模板+定模固定板的厚度。 衬道如下图，材料采用 T10A 钢，热处理淬火后表面 硬度为 53HRC~57HRC。 3) 主流道凝料体积 2 2 2 V主 = π L主 R 主 + r主 + R 主 r主） 1.3cm 3 （ 2 = 3 分流道的设计 (1)分流道的布置形式，在设计时应考虑尽量减少在流道内的压力损 失和尽可能避免熔体温度降低， 还要考虑减少分流道的容积和压力平 衡，因此采用平衡式分流道。 (2)分流道的长度 犹豫流道设计简单，根据两个型腔的结构设计， 分流道较短，故设计时选课适当选小一些，单边分流道长度 L分 取 35mm,如图（1）所示 (3)分 流 道 的 当 量 直 径 因 为 该 塑 件 的 质 量 m塑 = ρV塑 =1.02*10.1=10.3g<200g, 所 以 分 流 道 的 当 量 直 径 为 D分 = 0.2654 m塑 4 L分 =2.1mm (4)分流道截面 常用的分流道截面形状有圆形、梯形、U 形、六角 形等，为了便于加工和凝料的脱模分流道大都设计在分型面上。本设 计采用梯形截面，其加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失、流动阻 力都不大。 (5)分流道截面尺寸 设梯形的下底宽度为 x，地面圆角的半径 R=1mm，并根据表 4-6 设置梯形的高为 h=3.5mm，则该梯形的截面 面积为 A分 = x + x + 2 × 3.5 tan 8o h = ( x + 3.5 tan 8o ) 2 再根据面积与当量直径为 4.5mm 的圆面积相等，可得 ( x + 3.5 tan 8o ) × 3.5 = 2 πD分 4 即可得： x ≈ 4mm ,则梯形的上底约为 5mm,如果 所示 (6)凝料体积 1.分流道的长度 L分 =35*2=70 2.分流道截面积 A分 = 5+ 4 × 3.5 = 15.75mm 2 2 3.凝料体积 V分 = L分 A 分 = 70 ×15.75 = 1102.5mm3 ≈ 1.1cm 3 。 (7)校核剪切速率 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分 = V 分 + V塑 t = 1.1 + 10.1 = 7cm 3 / s 1 .6 3.可得剪切速率 γ 分 = 3 .3 × q 分 = 2.82 × 103 s ?1 3 R 分π 该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率 5 × 10 2 ~ 5 × 103 s ?1 之间，所以，分流道内熔体的剪切速率合格。 (8)分流道的表面粗糙度和脱模斜度 分流道的表面粗糙度要求不 是很低，一般去 Ra1.25~2.5um 即可，此处去 Ra1.6um。另外，其脱 模斜度一般在 5o ~ 10o 之间，这里取脱模斜度为8o 3.浇口的设计 潜伏式浇口是由点浇口衍变而成的一类浇口。 其共同点是：将点浇口的引导孔斜插潜入分型面一侧的模板内，使点 浇口得以设置在制品侧面、底面和内表面等隐蔽处。 潜伏式浇口具优点浇口的一切优点。而且，可避免浇口设在制品表面 导致的浇口痕迹对制品外观的影响。 另外，采用潜伏式浇口分流道和制品可设置在同一分型面上，因而模 具不必设计成三板式。 开模推出时，由于制品与模板的相对运动，浇口被自行剪断，可实现 推出时制品和料把自动分离。 本设计采用潜伏式浇口，可以保证塑件表面精度和外观 四、成型零件的结构设计及计算（1）凹模的设计 凹模是成型制品的外表面的成型零件，俺凹模 结构的不同可将其分为整体式， ，整体嵌入式，组合式和镶拼式。根 据对零件的分析，本设计中采用嵌入式和组合式。 （2）凸模的结构设计（型芯） 凸模的结构设计（型芯） 凸模是成型塑件的内表面 的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。通过对塑件的 结构分析可知，该塑件的型芯有一个，采用整体式，因为塑件的包紧 力较大，所以设在动模部分。 2.成型零件钢材的选用 成型零件钢材的选用 根据对成型塑件的综合分析，该塑件的成型零件要有足够的刚度强 度，耐磨性及良好 的抗疲劳性能，同时考虑它的机械加工性能和抛 光性能。又因为该塑件为大批量生产，所以构成型腔的嵌入式凹模钢 材选用 P20（美国牌号） 。对于成型塑件外圆筒的大型芯来说，由于 脱模时与塑件的磨损严重，因此钢材选用高合金工具钢。而对于成型 内部圆通的型芯而言，型芯较小，但塑件中心轮毂包主型芯，型芯需 散发的热量比较多，磨损也比较严重，因此也采用 Cr12MoV，型芯 中心通冷却水冷却 成型零件工作尺寸的计算 成型零件工作尺寸的计算用课本表 4-15 中的平均尺寸法计算成型零件尺寸，塑件尺寸公差 按照给定公差计算 （1）凹模径向尺寸的计算 A.瓣合模的尺寸计算 + 塑件的外螺纹要用瓣合模来成型，螺纹外大径 D= 3600.04 ，螺 + + 纹的中径尺寸 D2 = 35.250 0.02 ，螺纹的内径尺寸 D1 = 34.500.03 + + 螺纹型环的中径尺寸 D2 m =[ D2 (1+S)-3b/4] 0 δ =35.4 00.005 + 螺纹型坏的外径尺寸 Dm =[D(1+S)-b] 0 δ =36.2 0.01 0 + + 螺纹型环的内径尺寸 D1m =[ D1 (1+S)-b] 0 δ =34.7 00.005 ' + 凹台的尺寸计算 Dm =[ D ' (1+S)-3b/4] 0 δ =40.24 0.01 0 B.定模的凹模尺寸计算 + + 定模球型凹模的尺寸 Lm =[L(1+S)-3b/4] 0 δ =17.7 00.005 C.型芯的尺寸计算 径向尺寸 d m =[d(1+S)-0.75b] 0 δ =14.9 0 0.02 ? ? 高度尺寸 H m =[H(1+S)-0.75b] 0 δ =34.98 0 0.02 ? ? 五、成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算（1）凹模侧壁厚度的计算 凹模侧壁厚度与型腔内压强及凹模的深度有关，根据型腔的布 置，模架初选为的标准模架，其厚度根据表 4-19 中的刚度公式计算。 S =3 3 ph 4 = 25.36mm 2 Eδ p 由于型腔采用直线对称结构布置，故两个型腔之间壁厚满足结构 设计要求就可以了。型腔与模具周边的距离由模板的外形尺寸来确 定，根据估算模板平面尺寸选用 200 × 355mm，它比型腔布置大的多， 所以完全满足刚度和强度的要求。 排气槽的设计 该塑件的各个零件之间配合间隙可作为气体的排出方式， 不会在顶部 产生憋气的现象。同时，地面的气体会沿着推杆的配合间隙、分型面 和型芯与脱模模板之间的间隙向外排出 六、推出机构（脱模） 推出机构（脱模）推出机构主要由推杆和活动螺纹型芯组成，两者用螺钉将其固 定。由于塑件内有螺纹，得用手动脱模。所以在启模后推杆将其 相连的活动螺纹型芯（包括塑件）一起推出到一定位置，在进行 手动推模。然后推出机构在型腔回位之前通过弹簧的力矩提前复 位，防止型芯与型腔发生碰撞导致模具表面变粗糙及变形。 七 导向机构由于在所选的模架当中导向机构以标准化，所以在此不作另外 设计。 八 模架的确定和标准件选择 根据型腔的布局可看出， 整体式型腔最小尺寸为100 ×156.6 ， 又根 据型腔侧壁最小厚度为 10，再考虑到导柱，到套及连接螺钉布置 应占的位置等各方面问题， 确定选用模架序号为 5 号，200×L=200 （ ×250） 。如下图所示 各模板尺寸的确定 1. A 板尺寸 由于型腔所示整体式，所以 A 板就为型腔，通过计算型腔高 度及型腔顶部厚度之后确定取 A 板厚度为 35mm 。 2. B 板尺寸 B 板通过模架标准尺寸选取厚度为 20mm 。 3. C 支撑板尺寸选取标准尺寸为 32mm 。 4. D 垫块尺寸 垫块=推出行程+塑件高度+ 5~10） （ =25+25+ 5~10） 55~60） （ = （ ， 通过计算垫块 D 厚度取 63mm 。 模具平面尺寸 200×250 < 250×280（拉杆间距） ，合格； 开模高度为 200，100 < 200 < 300 合格；开模行程为 （55~60） < 200（注射机开模行程） ，合格。所以本模具所选 注射机完全满足使用要求。 九、模具设计心得体会通过对本次的注射模设计， 从中了解了设计一套注射模的整 个流程，其中的难点，重点已明确在哪个部分。在整个设计过 程中有很多数据需要查表，对模具设计手册使用很广泛。在整 套模具中部分机构的设计要求对书本基础知识的掌握； 部分在 相应的绘图软件上已标准化， 可以在上面进行参考选取标准件 或选取后进行修改。 总之， 由于本次是初次设计及设计手册等质料不完全具备等 原因，以致在部分机构的设计上有一定的难度，但对整个注射 模设计有了一定的基础， 在此基础上希望能在以后的设计当中 水平有所提高。 结 束 语历经近一个月的课程设计即将结束， 敬请各位老师对我的设计过 程作最后检查。 在这次课程设计中通过参考、查阅各种有关模具方面的资料，请 教工厂中极具经验的模具设计人员和工人师傅以及各位老师有关模 具方面的问题，特别是模具在实际中可能遇到的具体问题，使我在这 短暂的时间里，对模具的认识有了一个质的飞跃。使我对塑料模具设 计的各种成型方法，成型零件的设计，成型零件的加工工艺（如线切 割、电火花加工、CNC 电脑数控加工） ，主要工艺参数的计算，产品 缺陷及其解决办法， 模具的总体结构设计及零部件的设计等都有了进 一步的理解和掌握。模具在当今社会生活中运用得非常广泛，掌握模 具的设计方法对我们以后的工作和发展有着十分重要的意义。 从陌生到开始接触，从了解到熟悉，这是每个人学习事物所必经 的一般过程，我对模具的认识过程亦是如此。经过三个月的努力，我 相信这次课程设计一定能为四年的大学生涯划上一个的句号， 为 将来的事业奠定坚实的基础。 在这次设计过程中得到了现场设计人员、 工人师傅和伍先明等老 师以及许多同学的帮助，特别是伍先明老师的悉心指导，使我受益匪 浅。在此，对关心和指导过我各位老师和帮助过我的同学表示衷心的 感谢! 参考文献【1】 屈华昌. 塑料成型工艺与模具设计. 机械工业出版社，1995 【2】 彭建声. 简明模具工实用技术手册. 机械工业出版社，1993 【3】 唐志玉. 模具设计师指南. 国防工业出版社，1999 【4】 《塑料模设计手册》编写组. 塑料模设计手册. 机械工业出版 社，1994 【5】 贾润礼，程志远. 实用注塑模设计手册. 中国轻工业出版社， 2000 【6】 廖念钊. 互换性与技术测量. 中国计量出版社，1991 【7】 黄毅宏. 模具制造工艺. 机械工业出版社，1999 【8】 模具制造手册编写组. 模具制造手册. 机械工业出版社，1996 【9】 冯炳尧，韩泰荣，蒋文生. 模具设计与制造简明手册. 上海科 学技术出版社，1998 【10】赵如福. 金属机械加工工艺人员手册. 上海科学技术出版社， 1990 【11】徐灏. 机械设计手册. 机械工业出版社，1991下载本文