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圖 1第一次分模
圖 2 第二次分模
圖 3 頂出零件
圖25 三維爆炸圖
圖 1 定位環(huán)
圖 2澆口套
圖 3定模固定板
圖 4導柱
圖 5 推料板
圖 6型腔固定板
圖 7導套1
圖 8定位拉桿
圖 9 型腔
圖 10 型芯
圖 12復位彈簧
圖 11復位桿
圖 13 型芯固定板
圖 14 墊塊
圖 15斜頂桿
圖 16斜頂桿固定塊
圖 17 頂桿1
圖 18頂桿2
圖 19 頂桿固定板
圖 20 頂桿支承板
圖 21 動模固定板
圖 22 導套2
圖 23 拉料桿
圖 24 三維裝配圖
畢業(yè)設計（論文）中期報告
題目：燈罩塑料模具設計
系 別 機電信息系
專 業(yè) 機械設計制造及自動化
班 級
姓 名
學 號
導 師
年 3 月 21 日
1.設計（論文）進展狀況
本次設計的塑料件為一燈罩，產品特點為：燈罩外表面必須光滑，且無明顯澆口痕跡；燈罩內壁有呈圓周均布的三個盲孔。在結構設計時需考慮型芯在三個盲孔處的脫模，及模具總體結構的合理性。塑件二維三維圖如圖1和圖2。
圖 2塑件三維圖
1.1已經完成外文文獻翻譯。
圖 1塑件二維圖
1.2在開題的基礎上進行了計算和結構方案的優(yōu)化設計，并的完成了模具裝配草圖的繪制。
1.3通過繪制三維圖形獲得塑料件的體積，通過材料的選擇獲得材料的密度，并計算出塑件的質量。通過計算和查閱相關模具設計手冊完成了注塑機的選擇。選型為：G54-S200/400型。相關參數如下：
結構類型： 臥式
理論注射量： 200cm3 最大注射面積：645cm2
最大模具厚度：406mm 鎖模力： 2540KN
最小模具厚度：165mm 定位空直徑： 125mm
模板行程: 260mm 拉桿空間： 290×368mm
噴嘴球半徑： 18mm 噴嘴孔徑： 4mm
注射方式： 螺桿式 螺桿轉速： 16,28,48r/min
螺桿直徑： 55mm 注射壓力: 109MPa
1.4確定主流道、分流道的形式和尺寸。其主流道的尺寸如圖3所示。分流道截面形狀及尺寸如圖4所示，主流道入口直徑d，應大于注塑機噴嘴直徑1mm左右。這樣便于兩者能同軸對準，也使得主流道凝料能順利脫出。主流道入口的凹坑球面半徑R，應該大于注塑機噴嘴頭半徑約2～3mm。反之，兩者不能很好粘合，會讓塑料熔體反噴，出現溢邊導致脫模困難。錐孔粗糙度。主流道的錐角a=2°～4°。過大的錐角會產生湍流或渦流，卷入空氣。過小錐角使凝料脫模困難；還會使充模時流動阻力大，比表面增大，熱量損耗大。
圖 3澆口套
1.5確定模腔數量及其排列方式、澆口形式。
燈罩外形尺寸不大，為了降低注射成本，根據所選注塑機的注射量，采用一模四型腔的模具，并選用平衡式十字排列。為了滿足較高的外觀要求，確定采用點澆口。型腔排列方式圖5，點澆口分流道拉料井結構形式圖6。
圖 5型腔排列
圖 4分流道截面圖
圖 6點澆口分流道拉料井結構形式
1.6計算并校核型腔部分的強度和剛度，根據燈罩的高度確定型腔板的側壁厚度，
型芯固定板的厚度。并確動模板、頂出桿，支塊厚度及其模具安裝方法。
1.7完成了對模具工作部分尺寸及公差進行設計計算。
1.8完成了部分模具零件結構設計。如：澆口套、定位圈等。
1.9完成裝配草圖，如圖7。
圖 7裝配圖
2.存在問題
2.1模具工作原理還是有一點不太了解。
2.2繪制裝配圖是發(fā)現設計中一些問題，后期要進行修改。
2.3三維軟件繪制模具有點欠缺。
3.后期工作安排
第9-12周：運用Pro/E或solidworks完成模具整體結構3D圖，完成模具零件的選材、工藝規(guī)程的編制、裝配圖及零件圖的 繪制等工作。
第13-14周：對所有圖紙進行校核，編寫設計說明書，所有資料提請指導教師檢查。
第15周：準備畢業(yè)答辯。
指導教師簽字：
年 月 日
注：1）正文：宋體小四號字，行距20磅，單面打??；其他格式要求與畢業(yè)論文相同。
2）中期報告由各系集中歸檔保存，不裝訂入冊。
圖1第一次開模
圖2 第二次開模
圖3 頂出塑件
畢業(yè)設計(論文)開題報告
題目：燈罩塑料模具設計
系 別 機電信息系
專 業(yè) 機械設計制造及自動化
班 級
姓 名
學 號
導 師
1、畢業(yè)設計（論文）題目背景、研究意義及國內外相關研究情況
1.1、課題名稱：燈罩塑料模具設計
1.2、課題研究背景和意義
德國人說模具工業(yè)是金屬加工業(yè)中之王，美國人說模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石，羅馬尼亞人說模具就是黃金，而日本人說模具是促進社會繁榮富裕的動力，中國人說模具工是工業(yè)生產之母[1]。這充分說明模具工業(yè)是制造業(yè)中最重要的基礎性行業(yè)，又被經濟學家稱為“點鐵成金”的磁力工業(yè)[5]。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（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體[7]。用模具制造零件其效率高，產品質量好，材料消耗低，生產成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。模具工業(yè)既是高新技術產業(yè)的一個組成部分，又是高新技術產業(yè)化的重要領域。模具在機械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔了這些工業(yè)領域中 60％～90％的產品的零件、組件和部件的生產加工。
模具種類有：沖模，鍛模，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的其他各種模具都屬于型腔模，因為他們一般都是依靠三維的模具型腔使材料成型[13]。本次畢業(yè)設計主要是塑料模，故其他模具不談。而塑料模具是大批生產塑料制品的現代化專用成型工藝裝備的總稱。而且塑料是繼陶瓷和金屬之后的第三大材料，廣泛應用在現代工業(yè)和日常生活中[8]。塑料模主要包括注射模，壓塑模，擠塑模，此外還有擠出成型模，泡沫塑料的發(fā)泡成型模，低發(fā)泡注射成型模，吹塑模等[1]。
我國模具技術的現狀及發(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，其產值已超過機床工業(yè)的產值。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近10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[2]。
2、本課題研究的主要內容、設計的要求、擬定方案和研究方法、手段
2.1、主要內容：塑件測繪圖、模具裝配圖、模具零件圖、說明書
2.2、本設計的基本要求：
2.2.1不少于3000字的文獻綜述；
2.2.2充分了解塑件結構，繪制3D圖，并完成基本參數的計算及注射機的選用；
2.2.3確定模具類型及結構，完成模具的結構草圖的繪制；
2.2.4運用Pro/E或solidworks等工具軟件輔助設計完成模具整體結構 ；
2.2.5對模具工作部分尺寸及公差進行設計計算；
2.2.6對模具典型零件需進行選材及熱處理工藝路線分析；
2.2.7編制模具中典型零件的制造工藝規(guī)程卡片；
2.2.8對設計方案和設計結果進行經濟分析和環(huán)保分析；
2.2.9繪制模具零件圖及裝配圖；
2.2.10對模具結構進行三維剖析，輸出模具開合結構圖；
2.2.11編寫設計說明書（所有3D圖插入說明書中恰當位置）。
2.3、擬定方案
2.3.1燈罩零件圖，如圖1。
2.3.2燈罩模型外形圖2，內部結構圖3。
圖2外形
圖1燈罩零件圖
2.3.3設計要求
圖3內部結構
課題名稱：燈罩塑料模具設計；材料選擇：PS；生產批量：大批量；精度要求：中；塑料等級：4級。
2.3.4方案擬定與選擇
方案1：選擇燈罩的下端面為分型面，采用整體式的直澆道，點澆口，澆口設在零件的上端面，選用臥式注射機，選用機動推出機構脫模，機動內側分型方式抽芯。
此方案生產效率高，操作簡便，動作可靠，方便脫出流道凝料。
方案2：選擇燈罩的如圖1剖切位置為分型面，采用整體式的直澆道，側澆口，澆口設在零件的側面，手動推出機構脫模，用手動內側分型方式抽芯。
此方案的優(yōu)點是制造方便，但操作麻煩，生產率低，勞動強度大。
經過兩種方案的對比，方案1的可靠性高，經濟性價比高，適合大批量生產，故選此次模具設計選用方案1。
2.4、研究方法、手段：
本設計題目涉及目標均為工程實際零件，通過對塑件的實體測繪，完成基本參數的采集，然后運用《注塑模具設計》、《塑料模具設計》、《塑料成型工藝》等知識，指導學生利用AutoCAD和Pro/E或soildworks等軟件完成模具結構的設計，并進行相關的校核計算，完成包括選材熱處理、制造工藝規(guī)程、可行性分析等工作。本設計旨在鍛煉學生在專業(yè)技術應用能力上達到培養(yǎng)目標的基本要求，在塑料成型工藝與塑料模具設計技術方面得到全面提高，并受到模具設計工程師的基本訓練。
3、本課題研究的重點及難點，前期已開展工作
3.1、重點及難點:
本課題研究的重點是模具總體結構的設計優(yōu)化選擇,應用相關軟件進行零件圖和裝配圖繪制,以及對模具結構進行三維剖析輸出開合模具結構圖.難點在于抽芯機構的設計和總體方案的優(yōu)化選擇,以及模具三維結構剖析和開合模具圖輸出。
3.2、前期工作：
3.2.1查閱了相關專業(yè)資料為設計做好準備；
3.2.2完成模具二維圖、3D圖的繪制；
3.2.3進行了模具結構的簡單分析，擬訂了兩套簡單結構方案。
4、完成本課題的工作方案及進度計劃（按周次填寫）
第1周：熟悉課題，工廠參觀注塑生產過程，繪制塑件3D圖；
第2周：確定模具類型及結構，繪制模具結構草圖，準備開題答辯；
第3-8周：對模具工作部分尺寸及公差進行設計計算，并運用Pro/E或solidworks輔助設計完成部分模具零件，準備中期答辯, 翻譯外文資料；
第9-14周：運用Pro/E或solidworks完成模具整體結構3D圖，完成模具零件的選材、工藝規(guī)程的編制、裝配圖及零件圖的 繪制等工作；
第15周：對所有圖紙進行校核，編寫設計說明書，所有資料提交請指導教師檢查，準備畢業(yè)答辯。
5 指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導教師： 年 月 日
6 所在系審查意見：
系主管領導： 年 月 日
參考文獻
[1] 鄒繼強 塑料制品及其成型模具設計[M] 北京：清華大學出版社 2005.2
[2] 屈偉平 國內模具行業(yè)發(fā)展現狀從在問題及對策[J] 工程機械 廣西桂林 2006.4
[3] 肖愛民 沈春根 塑料模具設計與制造完全自學手冊[M] 北京：兵器工業(yè)出版社2006.10
[4] 李秦蕊 塑料模具設計[M] 西北工業(yè)大學出版社1988年修訂本
[5] 師商 沈陽模具產業(yè)前景廣闊全力打造世界一流“工業(yè)之母”中國高新技術產業(yè)導報[N] 2009.11.23第 C05 版
[6] 陳劍鶴 模具設計基礎[M] 北京：機械工業(yè)出版社2003
[7] 李秦蕊 塑料模具設計[M] 西安：西北工業(yè)大學出版社2006
[8] 張中元 塑料注射模具設計：入門到精通[M] 北京：航空工業(yè)出版社1999.1
[9] 方國治 高洋 童忠良塑料制品加工與應用實例[M] 北京：化學工業(yè)出版社 2009.12
[10] 申開智 塑料成型模具[M] 北京：中國輕工業(yè)出版社2002
[11] 徐政坤 塑料成型工藝與模具設計[M] 北京：國防工業(yè)出版社2008
[12] 陳萬林 實用模具技術[M] 北京：機械工業(yè)出版社2000
[13] 陳志剛 塑料模具設計[M] 北京：機械工業(yè)出版社2002
[14] 付偉 陳碧龍 注塑模具設計：原則、要點及實例解析[M] 北京：機械工業(yè)出版社2010.7
[15] Eldukhri. E, E.Design and control of a biped walking robot.phD thesis[J].Department of Electronic and Electrical Engineering University of Salford UK.
[16] Mechanical Drive(Reference Issue). Machine Design[J].52(14),1980
[17] Yong-Sheng Ma Shu Beng Tor Graeme A. Britton The development of a standard component library for plastic injection mould design using an object-oriented approach[J] July 2002
燈罩塑料模具設計
摘要
本設計分析了燈罩的結構，提出了模具設計的關鍵點，設計了模具的整體結構。根據塑件分型面的位置，設計了推件板和斜頂桿的推出結構，零件采用了雙分型面的點澆口，提高了零件的外面質量。通過對塑件進行工藝的分析及其結構分析，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)、模具成型部分的結構、頂出系統(tǒng)、注射機的選擇及有關參數的校核都有詳細的設計。該模具一模四腔，采用頂針頂出結構。經過生產驗證，該模具結構合理，動作可靠。
關鍵詞：燈罩；塑料模具；注射機
7
The Plastic Mold Design of Lampe Shade
Abstract
This design on the analysis of the structure of lamp shade，and puts forward the mold design key points，designed the overall structure of the mold. According to the plastic pieces of parting surface，designed the push plate and the inclined plunger， the introduction of the structure，part uses the double parting surface point gate， improve the quality of the parts outside of the. Through to the plastic parts for process analysis and structure analysis，from the product structure craft，specific die structure， the mold of gating system，molding part of the structure，the ejection system， selection of injection machine and related parameters of checking all have detailed design. The mold one module and four cavities，adopts the thimble ejection structure. Through production verification，the die structure is reasonable，reliable operation.
Keyword：Lampe shade；Plastic mold；Injection machine
主要符號表
k
安全系數
E
材料彈性模量
Smax
塑料的最大收縮率
q
熔融塑料在模腔內的壓力
Smin
塑料的最小收縮率
V塑
塑件體積
P0
注射壓力
V注
注射機理論注射量
P公
公稱注射壓力
F鎖
鎖模力
Δs
塑件公差
δs
塑件收縮引起的塑件尺寸誤差
T
注射機的額定鎖模力
LS
塑件尺寸
L凹
型腔尺寸
L凸
型芯尺寸
H塑
塑件內形深度基本尺寸
S
注射機最大行程
d
塑件外徑基本尺寸
H
模具閉合尺寸
D
塑件內形基本尺寸
Hmin
模具最小尺寸
h
凸模/型芯高度尺寸
Hmax
模具最大尺寸
δ
模具制造公差
α
傾斜角
A
塑件包緊型芯的側面積
p
單位面積塑件對型芯的正力
F
塑件的投影面積
n
個數
P
型腔壓力
f
摩擦系數
φ
長度系數
Q
總脫模力
畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明
目錄
1 緒論 1
1.1塑料模具概況 1
1.2 國內外發(fā)展狀況 1
1.2.1 國內發(fā)展狀況 1
1.2.2 國外發(fā)展狀況 2
1.2.3中國與國外先進技術的差距 2
1.3塑料模具發(fā)展走勢 2
2 塑件成型工藝的可行性分析 3
2.1功能設計 3
2.2塑件分析 3
2.3材料的選擇 3
2.3成型工藝分析 5
3 注塑機的選擇 6
3.1估算塑件體積 6
3.2澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 6
3.3根據注射容量初選注塑機 6
3.6注塑機的校核 7
3.6.1最大注射量校核 7
3.6.2注射壓力校核 7
3.6.2鎖模力校核 7
3.6.3模具厚度校核 7
3.6.4開模行程校核 8
4 澆注系統(tǒng)設計 9
4.1主流道設計 9
4.2冷料井設計 9
4.3分流道設計 10
4.3.1分流道的布置形式 10
4.3.2分流道長度 10
4.3.3分流道截面形狀 10
4.3.4分流道的截面尺寸 10
4.4澆口設計 10
5 成型零件設計 12
5.1分型面的設計 12
5.1.1分型面的分類及選擇原則 12
5.1.2分型面的確定 12
5.2型腔分布 12
5.3成型零件結構設計 12
5.3.1成型零件具備的性能 12
5.3.2凹模結構設計 13
5.3.3凸模的結構設計 13
5.3.4影響塑件尺寸和精度的因素 13
5.3.5模具成型零件的工作尺寸計算 14
6 導向機構設計 18
6.1 導向機構的作用和設計原則 18
6.1.1 導向機構的作用 18
6.1.2 導向機構的設計原則 18
6.2導柱、導套設計 18
6.2.1導柱的設計 18
6.2.2導套設計 19
7 脫模機構的設計 20
7.1脫模機構的設計原則 20
7.2 頂出機構的確定 20
7.2脫模力的計算 21
7.3簡單脫模機構 21
7.3.1頂桿脫模機構的設計要點 21
7.3.2頂桿的形狀 22
7.3.3頂桿強度的計算 22
7.4復位裝置 23
8 抽芯機構設計 24
8.1 抽芯機構的概述 24
8.2抽芯機構的設計 24
9 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計 25
9.1溫度調節(jié)系統(tǒng)的作用 25
9.1.1溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求 25
9.1.2溫度調節(jié)系統(tǒng)對塑件質量的影響 25
9.2冷卻系統(tǒng)的機構 25
10 排氣系統(tǒng)設計 26
11 塑料模具用鋼 27
11.1注塑模材料應具備的要求 27
11.2模具材料選用的一般原則 27
11.3本模具所選鋼材及熱處理 27
12 模具裝配圖及工作過程 28
12.1模具裝配二維圖 28
12.2模具開模狀態(tài) 29
12.3模具裝配圖三維爆炸圖 30
12.4模具工作過程 31
13 模具可行性和環(huán)保分析 32
13.1本模具的特點 32
13.2市場效益及經濟效益分析 32
13.3環(huán)保分析 32
14 總結 33
致謝 34
參考文獻 35
畢業(yè)設計（論文）知識產權聲明 36
畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明 37
本科畢業(yè)設計（論文）
題目：燈罩塑料模具設計
系別：機電信息系
專業(yè)：機械設計制造及自動化
班級：
學生：
學號：
指導老師：
燈罩塑料模具設計
摘要
本設計分析了燈罩的結構，提出了模具設計的關鍵點，設計了模具的整體結構。根據塑件分型面的位置，設計了推件板和斜頂桿的推出結構，零件采用了雙分型面的點澆口，提高了零件的外面質量。通過對塑件進行工藝的分析及其結構分析，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)、模具成型部分的結構、頂出系統(tǒng)、注射機的選擇及有關參數的校核都有詳細的設計。該模具一模四腔，采用頂針頂出結構。經過生產驗證，該模具結構合理，動作可靠。
關鍵詞：燈罩；塑料模具；注射機
IV
The Plastic Mold Design of Lampe Shade
Abstract
This design on the analysis of the structure of lamp shade，and puts forward the mold design key points，designed the overall structure of the mold. According to the plastic pieces of parting surface，designed the push plate and the inclined plunger， the introduction of the structure，part uses the double parting surface point gate， improve the quality of the parts outside of the. Through to the plastic parts for process analysis and structure analysis，from the product structure craft，specific die structure， the mold of gating system，molding part of the structure，the ejection system， selection of injection machine and related parameters of checking all have detailed design. The mold one module and four cavities，adopts the thimble ejection structure. Through production verification，the die structure is reasonable，reliable operation.
Keyword：Lampe shade；Plastic mold；Injection machine
主要符號表
k
安全系數
E
材料彈性模量
Smax
塑料的最大收縮率
q
熔融塑料在模腔內的壓力
Smin
塑料的最小收縮率
V塑
塑件體積
P0
注射壓力
V注
注射機理論注射量
P公
公稱注射壓力
F鎖
鎖模力
Δs
塑件公差
δs
塑件收縮引起的塑件尺寸誤差
T
注射機的額定鎖模力
LS
塑件尺寸
L凹
型腔尺寸
L凸
型芯尺寸
H塑
塑件內形深度基本尺寸
S
注射機最大行程
d
塑件外徑基本尺寸
H
模具閉合尺寸
D
塑件內形基本尺寸
Hmin
模具最小尺寸
h
凸模/型芯高度尺寸
Hmax
模具最大尺寸
δ
模具制造公差
α
傾斜角
A
塑件包緊型芯的側面積
p
單位面積塑件對型芯的正力
F
塑件的投影面積
n
個數
P
型腔壓力
f
摩擦系數
φ
長度系數
Q
總脫模力
目錄
1 緒論 1
1.1塑料模具概況 1
1.2 國內外發(fā)展狀況 1
1.2.1 國內發(fā)展狀況 1
1.2.2 國外發(fā)展狀況 2
1.2.3中國與國外先進技術的差距 2
1.3塑料模具發(fā)展走勢 2
2 塑件成型工藝的可行性分析 3
2.1功能設計 3
2.2塑件分析 3
2.3材料的選擇 3
2.3成型工藝分析 5
3 注塑機的選擇 6
3.1估算塑件體積 6
3.2澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 6
3.3根據注射容量初選注塑機 6
3.6注塑機的校核 7
3.6.1最大注射量校核 7
3.6.2注射壓力校核 7
3.6.2鎖模力校核 7
3.6.3模具厚度校核 7
3.6.4開模行程校核 8
4 澆注系統(tǒng)設計 9
4.1主流道設計 9
4.2冷料井設計 9
4.3分流道設計 10
4.3.1分流道的布置形式 10
4.3.2分流道長度 10
4.3.3分流道截面形狀 10
4.3.4分流道的截面尺寸 10
4.4澆口設計 10
5 成型零件設計 12
5.1分型面的設計 12
5.1.1分型面的分類及選擇原則 12
5.1.2分型面的確定 12
5.2型腔分布 12
5.3成型零件結構設計 12
5.3.1成型零件具備的性能 12
5.3.2凹模結構設計 13
5.3.3凸模的結構設計 13
5.3.4影響塑件尺寸和精度的因素 13
5.3.5模具成型零件的工作尺寸計算 14
6 導向機構設計 18
6.1 導向機構的作用和設計原則 18
6.1.1 導向機構的作用 18
6.1.2 導向機構的設計原則 18
6.2導柱、導套設計 18
6.2.1導柱的設計 18
6.2.2導套設計 19
7 脫模機構的設計 20
7.1脫模機構的設計原則 20
7.2 頂出機構的確定 20
7.2脫模力的計算 21
7.3簡單脫模機構 21
7.3.1頂桿脫模機構的設計要點 21
7.3.2頂桿的形狀 22
7.3.3頂桿強度的計算 22
7.4復位裝置 23
8 抽芯機構設計 24
8.1 抽芯機構的概述 24
8.2抽芯機構的設計 24
9 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計 25
9.1溫度調節(jié)系統(tǒng)的作用 25
9.1.1溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求 25
9.1.2溫度調節(jié)系統(tǒng)對塑件質量的影響 25
9.2冷卻系統(tǒng)的機構 25
10 排氣系統(tǒng)設計 26
11 塑料模具用鋼 27
11.1注塑模材料應具備的要求 27
11.2模具材料選用的一般原則 27
11.3本模具所選鋼材及熱處理 27
12 模具裝配圖及工作過程 28
12.1模具裝配二維圖 28
12.2模具開模狀態(tài) 29
12.3模具裝配圖三維爆炸圖 30
12.4模具工作過程 31
13 模具可行性和環(huán)保分析 32
13.1本模具的特點 32
13.2市場效益及經濟效益分析 32
13.3環(huán)保分析 32
14 總結 33
致謝 34
參考文獻 35
畢業(yè)設計（論文）知識產權聲明 36
畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明 37
44
1 緒論
1緒論
1.1塑料模具概況
模具是制造業(yè)的一種基本裝備，作用是控制和限制材料的流動，形成所需要的形體[7]。模具制造零件效率高，質量好，材料消耗低，生產成本低，廣泛應用在制造業(yè)中。模具工業(yè)是高新技術產業(yè)的一部分，也是高新技術產業(yè)化的重要領域。模具在機械電子，汽車，紡織，航空航天等領域里，成為使用最廣泛的主要裝備，它承擔了這些領域中 60％～90％的產品。
塑料模具是大批量生產塑料制品的現代化專用成型工藝裝備的總稱[8]。塑料是繼陶瓷和金屬后的第三大材料，廣泛應用于現代工業(yè)和日常生活中。
塑料成型就是將各種形態(tài)的塑料原料制成所需的制品或胚件的過程。
塑料注塑成型過程是將塑料原料從注塑機的料斗進入加熱筒，經塑化后由柱塞或螺桿的推動，在一定壓力下通過噴嘴進入模具型腔，經冷卻固化后而開模獲得制品。
塑模傳統(tǒng)的設計方法，是依靠設計經驗﹑技巧和現有數據，從對塑件的計算到塑模的設計制圖，全靠手工。對塑模的制造更需要專業(yè)人士付出大量繁雜勞動。所以塑件的質量和數量都遠不能滿足生產發(fā)展的需要。隨著計算機廣泛應用，塑模設計和制造采用了CAD/CAM系統(tǒng)，大大提高了模具設計制造的效率。
1.2 國內外發(fā)展狀況
1.2.1 國內發(fā)展狀況
20世紀80年代開始，發(fā)達國家的模具已從機床中分離出來，并發(fā)展成為獨立的部門，產值超過機床的產值。改革開放后，我國模具發(fā)展非常迅速。近年來，每年增長速度達15%。模具企業(yè)十分重視技術的發(fā)展。加大了技術投入力度，將技術進步作為企業(yè)發(fā)展的動力。另外，許多科研機構和院校也開展了模具技術的研究與開發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國成為制造大國的重要原因。
我國塑料模工業(yè)從起步到現在，歷經了半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。經過多年的努力，模具CAD/CAE/CAM技術，模具的電加工技術和數控加工技術、快速成型與快速制模技術、新型材料等方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面作出了貢獻。
畢業(yè)設計（論文）
1.2.2 國外發(fā)展狀況
歐美大多數模具企業(yè)的生產技術水平，在國際上是一流的。模具的設計與制造，成為快速制造優(yōu)質模具的有力保證。CAD/CAE/CAM的廣泛應用，顯示了信息技術帶動和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性。
目前，國外注射成型發(fā)展迅速，精密注射成型計算機技術的廣泛應用，及全電動注射劑、兩板式注射機、無拉桿注射機、電磁動態(tài)化注射機、低壓注射成型、高速注射成型、復合注射成型、超級小精密注射成型等技術的研發(fā)及應用，提高了國外模具的生產和制造水平[9]。
1.2.3中國與國外先進技術的差距
盡管我國模具工業(yè)有了很大的進步，部分模具達到國際先進水平，但無論是數量還是質量仍無法滿足國內市場的需求，每年仍需進口各類大型精密復雜模具。與發(fā)達國家模具工業(yè)相比，在模具技術上仍有很大的差距。今后，我國模具行業(yè)在以下幾方面進行技術創(chuàng)新，縮小與國際先進水平的距離。注重開發(fā)大型精密復雜模具；提高成型零件的大型化和精密化要求；加強標準件的應用；使用標準件能縮短模具制造周期，降低成本且能提高模具的質量；推廣CAD/CAM/CAE技術；模具CAD/CAM/CAE技術是模具發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向，可提高模具設計制造水平；縮短模具制造周期。
1.3塑料模具發(fā)展走勢
從市場來看，塑料模具生產企業(yè)應重點發(fā)展技術含量高的大型精密復雜長壽命模具，大力開發(fā)國際市場，發(fā)展出口模具。隨著塑料特別是工程塑料的高速發(fā)展，模具工業(yè)的整體發(fā)展迅速。
主要表現在以下幾個方面（1）用戶將交貨周期放在首位。（2）提高開發(fā)能力，將開發(fā)工作往前推，到模具用戶的產品開發(fā)中去，甚至在尚無明確用戶對象前進行開發(fā)，變被動為主動。（3）模具企業(yè)及模具生產正在向信息化迅速發(fā)展。（4）隨著人類社會的進步，模具必然會向更廣泛的領域和更高水平發(fā)展。（5）發(fā)達國家模具工業(yè)正加速向中國轉移，其表現方式：一遷廠；二投資；三采購。
2 塑件成型工藝的可行性分析
2 塑件成型工藝的可行性分析
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[10]。該塑件是日用品，承受外力很小，如沖擊載荷，振動，摩擦等；塑件的工作溫度是室溫，則材料選擇時對熱變形、脆化、分解溫度的要求降低；作為一種日用品，生產批量應該是大批大量生產，這樣，就必須考慮生產成本和模具壽命，在材料的選擇時要綜合各種因素；此外，塑料都會老化，作為一種光學用品，還要考慮到材料的光氧化等問題。
2.2塑件分析
塑件如圖2.1所示，它是日常用品，需求量大，外面要求比較高，所以模具澆注系統(tǒng)采用雙分型面的點澆口，根據該塑件的結構特點，模具設計采用頂桿頂出機構，也是工廠里比較簡單實用，常見的頂出結構。為了使模具與注射機相匹配以提高生產力和經濟性、保證塑件精度，并考慮模具設計時應合理確定型腔數目，由于產量比較大，該模具選擇一模四腔。
（a）二維塑件圖
（b）三維塑件內部結構
（c）三維塑件外部結構
圖 2.1塑件圖
2.3材料的選擇
通常，選擇塑件的材料依據是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求。該塑件對材料的要求必須是透光性好，其次才是成型難易和經濟性問題，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[16]。
畢業(yè)設計（論文）
表 2.1材料特性
材料名稱
材料特性
聚苯乙烯（PS）
聚碳酸酯（PC）
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）
拉伸強度/MPa
51.9
66~72
—
彎曲強度/MPa
110
95~113
—
洛氏硬度/（M）
115
82
101
氧指數/（OI）
18.1
24.9
17.3
熱變形溫度/℃
85
134
100
維卡軟化點/℃
105
153
120
馬丁耐熱溫度/℃
—
112
—
體積電阻率/·cm
1017—1019
2.1×1016
1014—1015
透光度/%
88~92
89
92
霧度/%
3
0.9
0.9
折射率/%
1.592
1.586
1.492
價格/（元/噸）
1150~1230
33000~41000
19500~20700
與機械加工一樣要考慮加工工藝問題，模具成型也要考慮材料的注塑特性，在各材料特點都相差無幾的情況下，成型特性是選擇材料的主要標準，以下是三種材料性能和成型特性比較，如表2.2所示[16]。
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，制品易產生內應力，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
-30℃~80℃
裝飾制品，儀表殼，絕緣零件，容器，泡沫塑料，日用品等
聚甲基丙烯酸甲酯
透光率最好，質輕堅韌，絕緣性好、表面硬度不高，質脆，化學穩(wěn)定性較好，不耐無機酸等
流動性差，易產生流痕，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
<80℃
透明制品，如窗玻璃，光學鏡片，燈罩等
（續(xù)表）
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，易產生殘余應力，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>2°
<130℃脆化溫度為-100℃
在機械上做齒輪，凸輪，蝸輪，滑輪等，電機電子產品零件，光學零件等
從性能分析對比中看出，在透光度方面三種材料相差不大，由于是一般性民用品，我們主要要求是價格和透光度，最終選定PS（聚苯乙烯）為塑件材料。
2.3成型工藝分析
成型工藝分析主要包括[3]：
（1）尺寸精度分析：塑件的尺寸均為未注公差的自由尺寸，可按MT3取;
（2）表面質量分析：塑件要求外觀無凹坑，溢料等明顯缺陷；
（3）結構工藝性分析：燈罩從結構上來看，其內表面有3個側凹的槽，采用斜頂結構；采用雙分型面的點澆口，更好的提高了零件的外表質量；
（4）脫模斜度：由于塑件成型時冷卻過程中產生收縮，使其緊箍在型芯上，為了便于脫模，防止脫模力過大拉壞塑件或其表面受損，與脫模方向平行的塑件內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2.3 PS脫模斜度推薦值[14]
制件外表面
制件內表面
35′~1.35°
30′~1°
選取本制品的脫模斜度為1o。
（5）塑件的壁厚：塑件根據使用要求有一定的厚度，為保證其力學強度。在滿足力學性能的前提下不宜過厚，可以節(jié)約材料，降低成本，冷卻或固化時間縮短，提高生產率。以下是PS的壁厚推薦值：
表2.4 PS壁厚推薦值[14]
最小壁厚/mm
小型件壁厚/mm
中型件壁厚/mm
大型件壁厚/mm
0.75
1.25
1.6
3.2~5.4
該塑件為中小型件，塑件壁厚為2mm，取壁厚為2mm，保持壁厚均勻。
3 注塑機的選擇
3 注塑機的選擇
3.1估算塑件體積
通過solidworks軟件建模分析的塑件質量屬性為（塑件材料為PS，密度
ρ＝1.05g/cm3）：
塑件體積為：V塑＝18cm3；
塑件質量為：m塑＝19g。
3.2澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算
澆注系統(tǒng)的凝料在設計之前不能確定準確值，可以根據經驗按照塑件體積的0.2倍~1倍來估算。本次設計采用的流道比較長每一次澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.5倍估算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積（即澆注系統(tǒng)和4個塑件體積之和）為[6]：
V總＝1.5nV塑（3.1）
式中V總—塑料熔體的總體積，cm3；
n—塑件的個數，個；
V塑—塑件的體積，cm3。
計算得V總＝1.5×4×18＝108cm3。
3.3根據注射容量初選注塑機
確定了一次注入模具型腔塑料的總體積V總以后，就可以根據注射容量初選注射機，注射機容量可以用下式計算[6]。
V總≤0.8V注（3.2）
式中V注—注射機最大注射容量，cm3；
0.8—最大注射容量的利用系數。
計算得V注＝108/0.8＝135cm3
根據以上計算，初選公稱注射量為200cm3，注射機型號為G54—S200/400臥式注射機。其主要參數見表3.1。
畢業(yè)設計（論文）
表 3.1注射機主要技術參數
理論注射量/cm3
200
拉桿空間（長×寬）/mm
290×368
螺桿直徑/mm
55
定位孔直徑/mm
100
注射壓力/Mpa
109
噴嘴球半徑/mm
15
鎖模力/kN
2540
注射方式
螺桿式
模板最大行程/mm
350
螺桿轉速/r?min-1
16、28、48
模具最大厚度/mm
400
噴嘴孔徑/mm
4
模具最小厚度/mm
230
鎖模形式
液壓—機械
3.6注塑機的校核
3.6.1最大注射量校核
最大注射量指注射機一次注射塑料的最大容量，設計時應保證成型塑件所需的注射量小于所選注射機的最大注射量[6]。
G54—S200/400型注射出成型機的理論注射量為200cm3135cm3，因此滿足要求。
3.6.2注射壓力校核
根據PS材料所需注射壓力為60MPa~110MPa，取P0＝80MPa，該注射機的公稱注射壓力P公＝109MPa，注射壓力安全系數k1＝1.25~1.4，取k1＝1.3，則
k1P0＝1.3×80＝104MPa＜P公，所以，注射機注射壓力合格。
3.6.2鎖模力校核
當塑料熔體充滿模具型腔時，會產生一個很大的推力，此推力的大小等于塑件加上澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積之和（即注射面積）乘以型腔內的塑料壓力。為了保障操作人員的人身安全，需要機床提供足夠大的鎖模力。因此，欲使模具從分型面漲開的必須小于注射機規(guī)定的鎖模力[15]。即
T≥k2Fq/1000（3.2）
式中T—注射機的額定鎖模力，t；
F—塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積，cm2；
q—熔融塑料在模腔內的壓力，MPa；
k2—安全系數，通常取1.1～1.2，這里取1.1。
經查表可得，PS大致范圍為25MPa~40MPa這里取= 30MPa；
k2Fq/1000＝1.1×（3.14×402）×30/1000＝16.57t＝165.7kN＜F鎖＝1200kN
即該注塑機的鎖模力符合要求。
3.6.3模具厚度校核
模具厚度必須滿足下式：
Hmin≤H≤Hmax（3.3）
式中H—模具閉合厚度，mm；
—注塑機所允許的最小模具厚度，230mm；
—注塑機所允許的最大模具厚度，400mm；
根據結構草圖，初選的模具厚度為300mm。則滿足要求。
3.6.4開模行程校核
開模取出塑件所需的開模距離必須小于注塑機的最大開模行程。對于雙分形面的注塑模具，其開模行程按下式效核[15]：
S≥H1+H2+H3+A+（5～10）mm （3.4）
式中S—注塑機的最大行程，mm；
H1—為澆口套凝料脫模距離，此模具中為45mm；
H1—為塑件離開型腔的脫模距離，此模具中為30mm；
H1—點澆口脫模距離，此模具中為30mm；
A— 定模板與澆口板的分離距離，此模具中為10mm。
S＝45+30+30+10+10＝125mm
所以上式成立（350>135），即該注塑機的開模行程符合要求。
由以上對各參數的效核可知該G54—S200/400型注塑機符合要求。
4 澆注系統(tǒng)設計
4 澆注系統(tǒng)設計
澆注系由主流道、分流道、澆口、冷料井組成。
4.1主流道設計
主流道通常位于模具的中心，是塑料熔體的入口，其形狀為圓錐形，便于熔融塑料的順利進入，開模時又能使主流道的凝料順利拔出。熱塑性塑料的主流道一般由澆口套構成[2]。主流道設計如下：
主流道長度取L＝45mm；取主流道錐角α＝4°；
主流道入口直徑d＝注射機噴嘴直徑+1＝4+1＝5mm；
主流道出口直徑D＝d+2Ltan（α/2）= 5+2×45tan（4°/2）≈8mm；
主流道球面半徑SR＝注射機噴嘴球頭半徑+（1~2）＝18+2＝20mm；
球面配合高度 h＝3mm。
故主流道的結構形式如圖4.1。
（a）澆口套二維圖
圖4.1澆口套
（b）澆口套三維圖
4.2冷料井設計
冷料井的位置正對主澆道的動模上，它的作用是將物料前端的“冷料”收集起來，防止“冷料”進入型腔而影響塑件的質量。開模時冷料井起到將主流道的冷凝料拉出。冷料井有帶Z形拉料勾的冷料井；帶球頭形拉料的冷料井；倒錐形冷料井等[4]。
本方案采用的是倒錐形冷料井。
畢業(yè)設計（論文）
4.3分流道設計
主流道與澆口之間的通道稱為分流道。
4.3.1分流道的布置形式
為了盡量減少在流道內的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低，同事還要考慮減少分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道[15]。如圖4.2所示。
4.3.2分流道長度
圖 4.2分流道布置形式
根據四個型腔的結構設計，分流道長度適中，如圖4.2。
4.3.3分流道截面形狀
常用的分流道截面形狀有圓形、正方形、梯形、U形、半圓形和正六角等[15]?？紤]加工工藝，裝配和經濟性，本模具采用梯形截面分流道。
4.3.4分流道的截面尺寸
根據塑件的體積、形狀、壁厚、所用塑料的工藝性能、注射速率以及澆道的長度等因素來確定[1]。
對于壁厚小于3mm（本塑件厚度為2mm），質量在200g(本塑件質量19g)一下的塑件可用一下經驗公式確定分流道的直徑[15]。
（4.1）
式中D—分流道的直徑，mm；
W—流經分流道的塑料量，g；
L—分流道長度，mm。
圖4.3分流道截面形狀
由于本模具選擇梯形截面，所以本模具梯形截面上底寬度D＝6mm，這也符合加工刀具選擇，選擇圓角半徑R =1mm[16]，由表4.1知梯形高度H＝2D/3＝4mm，梯形斜邊與豎直方向夾角在5~10°，即可確定下底邊寬度為d＝4.5mm。分流道截面如圖4.3。
4.4澆口設計
澆口的形式眾多，通常都有邊緣澆口、圓環(huán)澆口、點澆口、潛伏式澆口、護耳澆口、直澆口等[16]。
該塑件表面質量要求較高，采用一模四腔注射，點澆口。位置在塑件的定端中心位置。
澆口的結構如圖4.4。
圖 4.4點澆口的結構形式
5 成型零件設計
5 成型零件設計
模具閉合時，成型零件構成了塑料制品的型腔，成型零件主要有型腔、型芯、各種成型桿。成型零件承受高溫高壓沖擊和摩擦，在冷卻固化中形成塑件的形體、尺寸和表面。在開模和脫模時需克服塑件的包緊力。在上萬次的注射周期，成型零件的形狀、尺寸精度、表面質量及其穩(wěn)定性，決定了塑料制品的質量。成型零件結構材料和熱處理的選擇及加工工藝性，是影響模具工作壽命的主要因素[2]。
5.1分型面的設計
5.1.1分型面的分類及選擇原則
實際的模具結構主要有三種情況：（1）型腔在動模一側；（2）型腔在定模一側；（3）型腔在動定、模中。
分型面的選擇關系到塑件的正常成型和脫模。分型面的總體選擇原則有以下幾條：（1）脫出塑件方便；（2）模具結構簡單；（3）型腔排氣順利；（4）確保塑件質量；（5）無損塑件外觀；（6）合理利用設備。
5.1.2分型面的確定
圖 5.1分型面位置
該模具中分型面設在塑件截面尺寸最大的部位，如圖5.1中A-A截面。
5.2型腔分布
模具型腔在模板上的排列方式有圓形排列、H形排列、直線排列、對稱排列及復合排列等[10]。該模具有簡單的抽芯結構，綜合考慮模具設計為一模四腔，零件采用對稱排列，有利于節(jié)約材料，簡化結構。具體排布如圖5.2
圖 5.2型腔分布
5.3成型零件結構設計
5.3.1成型零件具備的性能
由于成型零件質量直接影響到塑件的質量，且與高溫高壓的塑料熔體接觸，所以必須具備一下性能[13]：
畢業(yè)設計（論文）
（1）具有足夠的強度和剛度，以承受塑料熔體的高溫和高壓；
（2）具有足夠的硬度和耐磨性，以承受流料的摩擦和磨損；
（3）具有良好的拋光性能和耐腐蝕性能；
（4）零件的加工性能好，可淬性良好，熱處理變形??；
（5）成型部位須有足夠的位置精度和尺寸精度。
5.3.2凹模結構設計
凹模用于成型塑件的外表面，又稱為型腔。按其結構的不同可分為整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式和四壁鑲嵌式5種?？傮w上說，整體是強度、剛度好，但不適于復雜的型腔。鑲嵌式采用組合的模具結構，是復雜型腔加工相對容易，可避免采用同一材料，可利用拼接間隙排氣，但剛度較差易在塑件表面留下鑲嵌塊的拼接痕跡，模具結構復雜[5]。
由于該模具結構簡單，又屬于中小型模具，所以凹模板采用整體式。
5.3.3凸模的結構設計
凸模用于成型塑件的內表面，又稱型芯。凸模按結構分為整體式和鑲拼組合式兩類。由于凸模的加工相對凹模容易，所以大多數的凸模是整體式的，尤其是在小型模具中型芯、模板常做成一體[5]。
凸模板采用整體式。
5.3.4影響塑件尺寸和精度的因素
工作尺寸是成型零部件上直接決定塑件形狀的有關尺寸，主要包括：凹模、凸模的徑向尺寸與高度尺寸等。為了保證塑件質量，模具設計時必須根據塑件的尺寸與精度等級確定相應的成型零部件工作尺寸與精度。其中影響模具尺寸和精度的因素很多，主要包括以下幾個方面[7]：
（1）成形收縮率：在實際工作中，成形收縮率的波動很大，從而引起塑件尺寸的誤差很大，塑件尺寸的變化值為
式中：δs—為塑件收縮波動而引起的塑件尺寸誤差，mm；
Smax—為塑料的最大收縮率，%；
Smin—為塑料的最小收縮率，%；
Ls—為塑件尺寸，mm。
一般由收縮率引起的塑件尺寸誤差要求控制在塑件尺寸公差的1/3以內。
（2）模具成形零件的制造誤差：實踐證明，如果模具的成形零件的制造誤差在IT7～IT8級之間，成型零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。
（3）零件的磨損：模具在使用過程中，由于種種原因會對型腔和型芯造成磨損，對于中小型塑件，模具的成形零件最大磨損應取塑件公差的1/6，而大型零件，應在1/6之下。
（4）模具的配合間隙的誤差：模具的成形零件由于配合間隙的變化，會引起塑件的尺寸變化。模具的配合間隙誤差不應該影響成形零件的尺寸和位置精度。
綜上所述，在模具型腔與型芯的設計中，應綜合考慮各種影響成型零件尺寸的因素，在設計時進行有效的補償。由于影響因素很不穩(wěn)定，補償值應在試模后進行逐步修訂。
5.3.5模具成型零件的工作尺寸計算
通常凹模、凸模組成的模腔工作尺寸簡化后的計算方法有平均收縮率法和公差帶法兩種。其中平均收縮率法以平均概念進行計算，從收縮率的定義出發(fā)，按塑件收縮率、成形零件制造公差、磨損量都為平均值的計算，公式如以下[7]：
（1）凹模（型腔）內形尺寸：
式中：L凹—型腔內形尺寸，mm；
L塑—塑件外徑基本尺寸，mm；
k—塑料平均收縮率，%，此處取0.5%；
—模具制造公差，按IT9級公差選取而精度要求不高的塑件按（1/3～1/6）Δ選取，此處選1/3Δ。
Δ—塑件公差，查表知PS塑件精度等級取3級；查塑料公差表得
塑件基本尺寸＜3mm，Δ＝ 0.20mm；
塑件基本尺寸在3~6mm，Δ＝ 0.24mm；
塑件基本尺寸在10~14mm，Δ＝0.28mm；
塑件基本尺寸在14~18mm，Δ＝ 0.30mm。
塑件基本尺寸在24~30mm，Δ＝ 0.50mm；
塑件基本尺寸在30~40mm，Δ＝ 0.56mm；
塑件基本尺寸在85~80mm，Δ＝ 0.86mm；
所以型腔尺寸如下：
型腔深度的尺寸計算：
式中：h凹—凸模/型芯高度尺寸，mm；
h塑—為塑件內形深度基本尺寸，mm；
Δ、k含義如（5.2）式中。
型腔二維圖三維圖如圖5.3。
（a）型腔板二維圖主視圖
（b）型腔板二維左視圖
（d）型腔板三維圖背面
（c）型腔板三維圖正面
圖 5.3型腔
（2）凸模（型芯）外形尺寸計算：
式中：L凸—凸模/型芯外形尺寸，mm；
L塑—塑件內形基本尺寸，mm；
Δ、k含義如（5.1）式中。
由于該塑料的收縮率不大為0.5%，故只需在型腔尺寸比較大的考慮其收縮率，在尺寸小的地方不用考慮由收縮率引起的尺寸偏差。
所以型芯的尺寸如下：
型芯的二維三維如圖5.4。
（a）型芯二維主視圖
（b）型芯二維左視圖
（d）型芯三維背面圖
（c）型芯三維正面圖
圖5.4型芯
型芯的深度尺寸計算：
（5.5）
式中：h凹—凸模/型芯高度尺寸，mm；
h塑—塑件內形深度基本尺寸，mm，即塑件的實際內形深度尺寸；
Δ、k含義如（5.1）式中。
型芯的高度為：
抽芯機構斜頂桿二維三維圖5.5。
（a）斜頂桿二維圖
（b）斜頂桿三維圖
圖5.5斜頂桿
6 導向機構設計
6 導向機構設計
6.1 導向機構的作用和設計原則
6.1.1導向機構的作用
導向機構是保證塑料注射模具的動模與定模合模時正確定位和導向的重要零件，通常采用導柱導向，主要零件包括導柱和導套。具體作用有以下幾點[15]：
（1）定位作用；（2）導向作用；（3）承載作用；（4）保持運動平穩(wěn)作用。
6.1.2導向機構的設計原則
主要設計原則（1）導柱（導套）應對稱分布在模具分型面的四周，其中心至模具外緣應有足夠的距離，以保證模具強度和防止模板發(fā)生變形；（2）導柱（導套）的直徑應根據模具尺寸選定，并應保證有足夠的抗彎強度；（3）導柱固定端的直徑和導套的外徑應盡量相等，有利于配合加工，并保證了同軸度要求；（4）導柱和導套應有足夠的耐磨性；（5）為了便于塑料制品脫模，導柱最好裝在定模板上，但有時也要裝在定模板上，這就要根據具體情況而定[20]。
6.2導柱、導套設計
導柱導向是指導柱與導套采用間隙配合使導柱在導套內滑動，配合間隙一般采用H7/f6級配合。
6.2.1導柱的設計
導柱的基本結構形式有兩種。一種是除安裝部分的凸肩外，其余部分直徑相同，成為帶頭導柱GB4169.4-84；另一種是除安裝部分的凸肩外，安裝的配合部分直徑比外伸的工作部分直徑大，成為有肩導套GB4169.5-84。為了減小導柱導套的摩擦，有的導柱開設油槽 [18]。
本模具采用加油槽的帶頭導柱，根據GB4169.4-84選用直徑為25mm長度為200mm的導柱。其示意圖6.1如下：
（b）三維圖
（a）二維圖
圖 6.1導柱
畢業(yè)設計（論文）
6.2.2導套設計
由于導柱已選定所以由機械設計手冊可查的與之相配的導套為。為了使導柱進入導套比較順利，在導套的前段倒一圓角R。
根據導柱選擇直徑為25mm的導套，其結構如圖6.2和圖6.3.
（a）導套1二維圖
（b）導套1三維圖
圖 6.2導套1
（a）導套2二維圖
圖 6.3導套2
（b）導套2三維圖
7 脫模機構設計
7 脫模機構的設計
在注射成型的每一循環(huán)中，塑件必須從模具的型腔及型芯中被脫出，這一完成塑件脫出的機構成為脫模機構[18]。
7.1脫模機構的設計原則
塑件滯留于動模，模具開啟后應以使塑件及澆口凝料滯留于帶有脫模裝置的動模上，以便模具脫模裝置在注射機頂桿的驅動下完成脫模動作。
保證塑件不變形損壞，這是脫模機構應達到的基本要求。首先要正確分析塑件對型腔或型芯的附著力的大小以及所在的部位，有針對性地選擇何時的脫模方法和脫模位置，使頂出中心和脫模阻力中心相重合。型芯由于塑件收縮時對其包緊力最大，因此頂出的作用應該竟可能地靠近型芯，頂出力應該作用于塑件剛度、強度最大的部位，作用面盡可能大一些。影響脫模力大小的因素很多，當材料的收縮率大，塑件壁厚大，模具的型芯形狀復雜，脫模斜度小以及型腔（型芯）粗糙度高時，脫模阻力就會增大，反之則小。
力求良好的塑件外觀，頂出塑件的位置應該盡量設在塑件內部或對外觀影響不大的部位，在采用頂桿脫模時尤其要注意這個問題[11]。
7.2 頂出機構的確定
頂出機構的功能是在任何正常的情況，頂出機構都能確實可靠的將成型塑件從模板一側頂出，并在合模時其相關的頂出零件確保不與其它模具零件相干擾的恢復到原來的位置。
頂出機構的設計原則：開模時應留在動模的一側；塑件在成型頂出后，一般都有痕跡，但應盡量使頂出殘留痕跡不影響塑件的外觀，一般頂出機構應設在塑件內表面以及不顯眼的位置；頂出裝置力求均勻分布，頂出力作用點應在塑件承受頂出力最大的部位，即不易變形或損傷的部位，盡量避免頂出力作用于最薄的位置，防止塑件在頂出過程中的變形和損傷；頂出機構應平穩(wěn)順暢，靈活可靠。
頂出機構有多種類型，本設計采用頂桿中心頂出。采用段面形狀為圓柱形的頂桿，圓柱型頂桿是最常用的一種，由于這個形狀的頂桿和頂桿孔最容易加工，且容易保證其配合精度，易于保證其互換性，并易于更換，而且它還具有滑動阻力小，不易卡滯等優(yōu)點，因此，我們采用圓柱形頂桿頂出。
畢業(yè)設計（論文）
7.2脫模力的計算
經過注射機的高壓注射塑料在模具內冷卻定型，此時塑料收縮將型芯包緊，這一包緊力是開模后塑件脫出時所必須克服的，此外還有不通孔帶來的大氣壓力，塑料及型芯的粘附力，摩擦力及機構本身運動時所產生的摩擦阻力。開始脫模時的瞬時阻力最大，稱為初始脫模力。脫模力的計算一般總是計算初始脫模力。
塑件的脫模力計算公式如下所示。
（7.1）
式中F—脫模力，N；
p—單位面積塑件對型芯的正力，Pa，一般取＝（4.48～11.76）MPa；
A—塑件包緊型芯的側面積，m2；
f—塑件與模體剛才的摩擦系數，一般去＝0.1～0.3；
α—脫模斜度，取5.36°。
7.3簡單脫模機構
在所有模具的脫模機構中，簡單脫模機構是最常用的一種形式，即在動模一邊施加一次頂出力，就可將塑件從模具中脫出的機構，通常包括頂桿脫模機構，頂管脫模機構，推板脫模機構，活動鑲件或凹模脫模機構，多元件聯(lián)合脫模機構和氣動脫模機構等。本模具方案采用頂桿脫模機構。
7.3.1頂桿脫模機構的設計要點
（1）頂出的頂出位置應該設在脫模阻力大的部位。
（2）頂桿不設置在塑件薄壁處，一面塑件變形破損。
（3）頂桿直徑不宜過小，有足夠的剛度。
（4）頂桿與型芯或型腔板頂桿孔的配合一般為H8/h7或H7/h7，配合間隙可參考塑料不溢料間隙值。
（5）頂桿材料多用45鋼或T8、T10等碳素工具鋼制造，采用頭部局部淬火，淬火硬度在50HRC以上，局部淬火長度為1.5倍推出行程與配合長度之和，表面粗糙度在Ra1.6μm。
（6）在一般情況下頂桿已基本作為模具標準出現，但是在特殊情況下，需要對頂桿作出進一步的加工。
7.3.2頂桿的形狀
（b）頂桿1三維圖
頂桿的形狀多種多樣，最常見的是截面為圓形的圓形頂桿。其尺寸可參照GB4169.1-1984。本模具采用頂桿為截面為圓形的圓形頂桿如圖7.1，特殊頂桿如圖7.2。
圖 7.1頂桿1
（a）頂桿1二維圖
圖 7.2頂桿2
（b）頂桿2三維圖
（a）頂桿2二維圖
7.3.3頂桿強度的計算
（1）圓形推桿直徑d的計算公式如下。
式中—圓形推桿直徑，cm；
—推桿長度系數0.7；
—推桿長度，cm；
—推桿數量；
—推桿材料的彈性模量，N/cm2，鋼；
—總脫模力，N；
計算得
（2）推桿應力校核
式中—推桿應力，N/cm2；
—推桿鋼材的屈服極限強度，N/cm2；
一般中碳鋼 N/cm2；
合金結構鋼 N/cm2；
即推桿滿足要求。
7.4復位裝置
脫模機構將塑件脫模后，在進行下一次成型前，除推板脫模機構以外，必須先行回到初始位置，尤其是有側向分型的模具，頂桿與側向抽出型芯之間會相互干擾，這就更要求頂出機構必須在閉模前回到初始狀態(tài)。常用的復位形式有：復位桿復位，頂出桿兼復位桿復位，彈簧復位。
本模具采用復位桿復位，復位桿的工作端面頂在定模的固定板上，由于定模固定板沒有熱處理，為防止在模具工作中復位桿將定模固定板頂出凹坑，一般在固定板上鑲入淬火墊塊，復位桿的另一工作面與固定頂桿的頂出固定板相連，在模具閉模時，由復位桿推動頂桿固定板，帶動頂桿回程。
復位桿結構形式如圖7.3所示。
圖 7.3復位桿
（b）復位桿三維圖
（a）復位桿二維圖
8 抽芯機構設計
8 抽芯機構設計
8.1 抽芯機構的概述
當塑件具有與開模方向不同的內側孔、外側孔或側凹穴時，除少數情況可以強制脫模外，一般都必須將成型側孔或側凹穴的零件做成可動的機構，在塑件脫模前，先將其抽出，然后再從型腔中和型芯上脫出塑件。完成側向活動型芯抽出和復位的機構就叫側向抽芯機構。此類模具脫出塑件的運動有兩種情況：一是開模時優(yōu)先完成側向分型或抽芯，然后推出塑件；二是側向抽芯分型與塑件的推出同時進行。側向分型與抽芯機構按其動力來源分為手動、機動、氣動或液壓三類。其中機動側向分型抽芯是指開模時，依靠注塑機的開模動力，通過側向抽芯機構改變運動方向，將活動零件抽出。機動抽芯具有操作方便、生產效率高、便于實現自動化生產的優(yōu)點，雖然模具結構復雜，但仍在生產中廣為采用[22]。
8.2抽芯機構的設計
注射成型帶有側凹或者側孔的塑料制品是，模具必須帶有側向分型或者側抽芯機構，以便在脫模之前先抽掉側向成型零件，否則無法脫模。側抽芯分為內側抽芯和外側抽芯[15]。
圖8.1內側抽芯
1．推桿固定板 2.T型滑槽 3.斜導桿 4.型芯固定板 5.型芯 6.型腔 7.塑件 8和 9.頂桿
當塑件的側凹較淺，抽芯距不大，且抽芯力也不大，本模具采用斜滑桿機構進行側向分型與抽芯。斜滑桿側向分型與抽芯的特點是利用推出機構的推力推動斜滑桿固定塊斜向運動，在塑件被推出脫模的同時由斜滑桿完成側向分型與抽芯動作。
由于該塑件有內側凹孔，故該塑件必須有內側抽芯機構。結構如圖8.1所示。
抽芯機構的簡單運動過程：模具在分模時型腔6與動模分開，動模繼續(xù)運動，直到頂出機構頂到推板1，推板1與T型滑槽2和頂桿8，9連接，推動斜頂桿3和頂桿8，9，斜頂桿3和頂桿8，9推出塑件7，而斜頂桿3為內側抽芯，此內側抽芯與塑件推出同時進行。
9 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計
9 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計
塑料注射模溫度調節(jié)能力，直接影響到塑件的質量，也決定著生產效率的高低，塑件在型腔內的冷卻力求做到均勻、快速，以減少塑件的內應力，使塑件的生產做到優(yōu)質高效率。
9.1溫度調節(jié)系統(tǒng)的作用
溫度調節(jié)系統(tǒng)在模具中的作用非常重要的，尤其對厚壁塑件和平整度有要求的大型薄壁塑件來講更為重要。
9.1.1溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求
質量優(yōu)良的塑件應滿足一下六方面的要求，即收縮率小，變形小，尺寸穩(wěn)定，沖擊強度高，耐應力開裂性好和表面粗糙度低。
9.1.2溫度調節(jié)系統(tǒng)對塑件質量的影響
塑料熔體注入型腔后，釋放大量熱量。不同的塑料，需要模腔維持在某一適應溫度。模溫對塑件質量的影響主要表現在如下六個方面：（1）改善成形性；（2）成型收縮率；（3）塑件變形；（4）尺寸穩(wěn)定性；（5）力學性能；（6）外觀質量。
9.2冷卻系統(tǒng)的機構
冷卻水道形式大體分為，溝道式冷卻、管道式冷卻和導熱桿式冷卻。本模具采用的是溝道式冷卻；冷卻水道的連通方式有串聯(lián)和并聯(lián)兩種；型腔的冷卻；本模具采用的是沿型腔邊緣設置若干并聯(lián)或串聯(lián)的循環(huán)水路。
（b）冷卻管道分布主視圖
由于該塑件體積比較小，所以水道采用直水道直徑為6mm，其分布如下圖：
圖 9.1冷卻管道分布
（c）冷卻管道分布左視圖
（a）冷卻管道分布俯視圖
10 排氣系統(tǒng)設計
10 排氣系統(tǒng)設計
該塑件采用點澆口進料，熔體經塑件上方向下流動，充滿型腔，每個型芯上有四個頂桿和三個抽芯桿，其配合間隙可作為氣體排出方式，不會產生憋氣現象。同時產生的氣體會沿著分型面之間的間隙向外排出。
11 塑料模具用鋼
11塑料模具用鋼
由于難加工成型材料的不斷出現以及產品零件形狀的日益復雜化和鍛壓生產的高速化，對模具耐磨性、耐熱性、強度與韌性等使用性能的要求也隨之提高。因此，按照模具的性能要求與生產過程，正確選用模具材料，并施以適當的熱處理，以充分發(fā)揮其最大潛力[9]。
11.1注塑模材料應具備的要求
塑模材料必須具備以下條件：
（1）機械加工性能良好；（2）耐磨性和韌性等機械性能良好；（3）加工和時效處理的變形微?。唬?）難化學侵蝕和難腐蝕性能良好；（5）較好的淬火性能和熱處理變形極??；6）焊接修補性能良好；（7）不易產生電加工硬化層。
11.2模具材料選用的一般原則
選用模具材料的一般原則是：
(1) 滿足模具使用性能要求；(2) 具有良好的工藝性能；(3) 適當考慮經濟性。
11.3本模具所選鋼材及熱處理
我國模具用鋼一般采用工具鋼，如T8A、T10A、CrWMn、Cr12MoV鋼等，這些鋼由于切削加工性一般較差，難以制造成復雜型腔的模具，而且一旦熱處理變形超差即難以修復使用。因此，近年來模具制造業(yè)采用退火或正火狀態(tài)的45鋼及預硬剛做塑料模具用鋼[2]。
塑料膜型腔模具用于較高溫度狀態(tài)下，一般要求具有耐熱性、一定的機械強度、耐磨性、耐腐蝕性、鏡面加工性。塑料膜對強韌性方面的要求不高，但要求較高的耐蝕性。
本模具所用鋼材及熱處理如下表11.1所示。
表11.1本模具所用鋼材及熱處理
零件名稱
主要性能要求
材料
熱處理
澆口套、定位環(huán)
耐磨性
T8A
淬火+低溫回火
導柱、導套
表面耐磨，心部有一定韌性
T8A
滲碳+淬火+低溫回火
頂桿、拉料桿
頭部耐磨，桿部有一定強度
45
局部淬火+低溫回火
固定模板、墊板
一般強度
45
正火
型芯、型腔
高精度、高拋光性、高壽命
40Cr
淬火
12 模具工作過程
12模具裝配圖及工作過程
12.1模具裝配二維圖
如圖12.1。
圖12.1模具裝配圖
1.動模固定板 2.內六角螺釘1 3.墊塊 4.推桿支撐板 5.推桿固定板 6.φ3頂桿1 7.型芯固定板
8.內六角螺釘2 9.型芯 10.水路 11.塑件 12.開閉器13.型腔14.型腔固定板 15.內六角螺釘3
16.推料板 17.定模座板 18.導套2 19.導套1 20.導柱 21.支撐釘 22.內六角螺釘4 23.滑塊
24.復位桿 25.彈簧 26.斜頂桿 27.φ3頂桿2 28.拉料桿 29.內六角螺釘5 30.內六角螺釘6
31.定位環(huán) 32.澆口套 33.內六角螺釘7 34.定位拉桿 35.內六角螺釘8 36.固定塊
37.冷卻水管接頭GZ1/4
畢業(yè)設計（論文）
12.2模具開模狀態(tài)
模具開模狀態(tài)如圖12.2。
（a）第一次開模
（b）第二次開模
（c）第三次頂出塑件
圖 12.2模具開模狀態(tài)
12.3模具裝配圖三維爆炸圖
模具裝配爆炸圖如圖12.3。
圖12.3三維爆炸圖
12.4模具工作過程
將模具裝在G54-S-200/400型號的注塑機中，注射機成型時，注射機的合模系統(tǒng)帶動動模（1）前行，在導套（18、19）導柱（20）的作用下與定模（17）靠攏合并形成閉合。噴嘴通過定位環(huán)（3）將注塑機噴嘴固定，噴嘴與澆口套（32）配合，將注塑機中的熔融狀態(tài)的聚苯乙烯（PS）通過澆口套（32）將PS注入澆注系統(tǒng)（包括分流道和點澆口）中，最后流入型芯（9）和型腔（12）中，注滿后，經過保壓補縮、冷卻（通過水嘴（36）將冷卻水注入型芯（9）和型腔（12）中冷卻管道（10））定型固化為塑件制品，最后塑件包覆在型芯（9）上，澆注系統(tǒng)（澆口套（32）和分流道和點澆口）中剩余的塑料中的塑料完全固化后，然后通過注射機上的合模系統(tǒng)帶動動模固定板（1），而動模固定板通過內六角螺釘（（2）、（8））連接墊塊（3）型芯固定板（7），然后帶動動模機構運動。動模機構通過導套1（18）、2（19）和導柱（20）定位、定位拉桿（35）和開閉器（15）進行第一次分型如圖11.2（a）。動模繼續(xù)運動，型腔固定板（14）和型腔（12）通過內六角螺栓連接，并通過定位拉桿（35）將型腔固定板（14）和型腔（12）拉開，即第二次分型如圖11.2（b）。動模繼續(xù)運動，注射機頂桿通過動模固定板（1）中頂桿孔進入推動推桿支撐板（4）和推桿固定板（5），推動頂桿滑塊（23）和頂桿（6和27）將塑件（11）頂出，同時進行內側抽芯并推動復位桿（24）壓縮彈簧（25）還有通過拉料桿（28）將澆口套（32）和分流道點澆口中凝料推出，如圖11.2（c），然后手取出塑件。最后通過復位桿（24）和彈簧（25）將頂出機構復位，準備一次模具的制作。
13 模具可行性分析
13模具可行性和環(huán)保分析
13.1本模具的特點
（1）本模具結構合理、緊湊，符合客戶的生產要求；
（2）模具的設計不僅解決了一些形狀復雜的零件無法加工成型的問題，還使得生產實現自動化，提高了生產效率，降低了生產成本，在精度方面也有一定的提高。
13.2市場效益及經濟效益分析
首