台灯支架夹持器注射模具设计说明

. . . . 三 江 学 院本科毕业设计（论文）题 目 台灯支架夹持器注射模具设计 机械工程 系 机械设计制造与其自动化 专业学 号 G095152013 学生 丹 指导教师起讫日期 2012. 12. 17 2013. 4. 5 设计地点 高 职 院 29 / 34摘 要本文主要介绍了台灯支架夹持器的注射模具设计，台灯支架夹持器是台灯中的一个塑料组件，其材料为ABS（乳白色）塑料，根据ABS塑料成型的工艺特性和产品的使用要求，对产品进行详细的工艺分析。通过对测绘的产品尺寸和工艺分析，选择了合适的分型面，对模具进行了成型零件、浇注系统、侧向抽芯机构与推出机构和复位机构进行设计,模具采用一模四腔，采用侧浇口进料，利用斜导柱侧向抽芯机构进行抽芯。最后完成一副模具总装图的设计与主要零件图的绘制，并确保模具结构的可靠性、合理性、实用性。在制造方面，运用了数控技术，采用了先进的线切割、电火花加工技术，提高了加工精度和加工效率。关键词：台灯支架夹持器，模具设计， ABS塑料AbstractThis paper introduces the bracket gripper of the desk lamp injection mold design, lamp bracket gripper is a table lamp in a plastic component, the material is ABS (white) plastic, according to ABS plastic molding process characteristics and product use requirements detailed process of product analysis. By mapping the product dimension and process analysis, the suitable sub-surface, had formed part of the mold, pouring system, the side core pulling and introduce institutions and reset body design, four-cavity mold with a mold used side of the gate feed, using bevel pillar side core pulling for core pulling. Finalizing the design of a mold assembly diagram and mapping the main components and to ensure the reliability of die structure, rationality, practicality. In manufacturing, the use of a numerical control technology, employs advanced wire cutting, EDM machining technology, improved machining accuracy and machining efficiency.Keywords:the bracket gripper of the desk lamp, mould design,ABS plastics目 录第一章绪论11.1模具概述11.2塑料工业在国民经济中的地位11.3 现代模具的发展趋势2第二章塑料产品介绍与其工艺特点32.1 产品结构工艺性分析32.1.1 塑料的分析32.1.2塑件的工艺分析42.2塑件产品图的测绘5第三章注射成型方案分析63.1 分型面与其选择63.2 侧向分型分析63.3 浇注系统分析7第四章模具的结构设计84.1 模架的选择84.2成型零部件设计94.2.1 成型零部件的结构设计94.2.2 成型零部件的工作尺寸计算94.3 浇注系统的设计134.3.1 主流道的设计134.3.2 浇口的设计144.4确定行腔数量与排列方式154.5 侧向分型与抽芯机构的设计164.5.1侧向抽芯机构的分类与组成164.5.2 抽芯力与抽芯距的确定184.6 推出机构的设计194.6.1 推出力的计算194.6.2 推出机构的选择194.6.3推杆的形状、尺寸与固定形式204.7 复位机构的设计21第五章注塑机的选择与校核225.1 注塑机的选择225.2 模具参数的校核23第六章模具的工作原理和模具结构特点256.1 模具工作原理256.2 模具结构特点26结束语28致29参考文献30第一章 绪论1.1模具概述模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具。在各种材料加工工业中广泛地使用着各种模具，例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具以与成型瓷、玻璃制品使用的各种模具。而成型塑料制品的模具就叫做塑料模具。对塑料模具的要：能生产出尺寸精度、外观、物理性能等各方面均能满足使用要求的优质制品。以模具使用的角度来说，要求高效率、自动化、操作简便；从模具制造的角度，则要求结构合理、制造容易、成本低廉。注射成型是热塑性塑料成型制品的一种重要方法，除了极少数热塑性塑料外，大部分的热塑性塑料都可以用这种方法成型。近年来，注塑成型还成功应用于某些热固性塑料。注塑制品约占整个塑料制品的2030%，特别是在塑料作为工程结构材料后，其用途已从民用扩大到各个领域，并逐步替代传统的金属和非金属材料；在发展尖端科技中也是不可缺少的。 注塑成型的过程：先合上注塑模具，然后将塑胶原料从注塑机的料斗送进加热的料筒中，经过加热熔化成为流动状态后，靠柱塞或螺杆的推动，通过料筒前端的喷嘴，注射进闭合的塑料模具中。充满模具的熔融胶料在受压的情况下，经过冷却固化后，就可以保持模具型腔给予的形状。最后打开模具，取出制品。这在操作上就完成了一个模塑周期，后面就是不断重复上述周期的生产过程。1.2塑料工业在国民经济中的地位模具生产技术水平的高低不仅是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，而且在很大程度上决定着这个国家的产品质量、效益与新产品开发能力。 我国目前的模具开发制造水平比国际先进水平至少相差10年，特别是大型、精密、复杂、长寿命模具的产需矛盾十分突出，已成为严重制约我国制造业发展的瓶颈。 模具是工业的基础工艺装备，在电讯、汽车、摩托车、电机、电器、仪器、家电、建材等产品中，80%以上都要依靠模具成形，用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产力和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。 随着我国工业的不断发展，对模具提出越来越高的要求，因此，精密、大型、复杂、长寿命模具的需求发展将高于总量发展速度。1.3 现代模具的发展趋势现代模具与传统模具不同，它不仅形状与结构十分复杂，而且技术要求更高，用传统的模具制造方法显然难于制造，必须借助于现代化科学技术的发展，采用先进制造技术，才能达到技术要求。当前整个工业生产的发展特点是产品品种多、更新快、市场竞争激烈。为适应市场对模具制造的短交货期，高精度、低成本的迫切要求，模具将有如下发展趋势。1.愈来愈高的模具精度10年前，精密模具一般为5m，现在已达2-3m，不久1m精度的模具即将上市。随着零件微型化与精度要求的提高，有些模具的加工精度要求在1m以，这就要求发展超精加工。2.日趋大型化的模具这一方面是由于用模具成形的零件日渐大型化，另一方面也是由于高生产率要求的一摸多腔（现在有的已达一摸几百腔）所致。3.扩大应用热流道技术由于采用热流道技术的模具可提高制件的生产效率和质量，并能大幅度节约制件的原材料。因此，热流道技术的应用在国外发展较快，许多塑料模具厂所生产的模具50%以上采用的热流道技术，甚至80%以上，效果十分明显。热流道在国也已用于生产，有些企业使用率达到20%30%。4.进一步发展多功能复合模具一幅多功能模具除了冲压成形零件外，还担负着叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，这种多功能复合生产出来的不再是单个零件，二是成批组件，可大大缩短产品的生产与装配周期，对模具材料的性能要求也越来越高。5.日益增多高档次模具一是用于汽车、飞机、精密机械的纳米级(m)精密加工；二是用于磁盘、磁鼓制造的亚微米级(0.01m)精密加工；三是用于超精密电子器件的毫微米级（0.001m）精密加工。 6.进一步增多气辅模具与高压注射成型模具随着塑料成形工艺的不断改进和发展，为了提高注塑质量，气辅模具与高压注射成型模具也随之发展。7.增大塑料模具比例随着塑料原材料的性能不断提高，各行业的零件将以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，使用塑料模具的比例日趋增大。 8.增多挤压模与粉末锻模由于汽车、车辆和电机等产品向轻量化发展，如以铝代钢，非全密度成形，高分子材料、复全材料、工程瓷、超硬材料成形和加工。新型材料的采用，不仅改变产品结构和性能而使是生产工艺发生了根本变革，相应地出现了液态（半固态）挤压模具与粉末锻模。对这些模具的制造精度要高的。第二章 塑料产品介绍与其工艺特点2.1 产品结构工艺性分析本次课程设计的题目是台灯支架夹持器注射模具设计，其产品图如图1.1所示。图2.1台灯支架夹持器三维图2.1.1 塑料的分析台灯支架夹持器的材料是ABS塑料，其工艺参数见表 1，ABS塑料在工程上应用非常广泛，其原材料是ABS（乳白色）塑料。ABS树脂是丙烯腈（A）、丁二烯（B）和苯乙烯（S）三种单体的共聚物，ABS树脂保持了苯乙烯的优良电性能和易加工成型性，又增加了弹性、强度（丁二烯的特性）、耐热和耐腐蚀性（丙烯腈的优良性能），且表面硬度高、耐化学性好，同时通过改变上述三种组分的比例，可改变ABS的各种性能，故ABS工程塑料具有广泛用途，主要用于机械、电气、纺织、汽车和造船等工业。 允许使用温度围 -40到80。表 1塑料的成型工艺参数材料ABS注塑机类型螺杆式螺杆转速(r.min)3060密度（g/3)1.081.2计算收缩率（%）0.30.8预热温度（0c）8085时间（h）23料筒温度（0C）后段150170中段165180前段180200喷嘴形式直通式温度（0c）180190模具温度（0C）5070注射压力（MPa）7090保压力（MPa）5070成型时间（s）注射时间2090高压时间05冷却时间20120总周期50220适用注塑机类型螺杆式、柱塞式均可2.1.2塑件的工艺分析单看这个塑件的形状并不是很复杂，但是设计这个塑件的一套模具还是有点难度的。本次设计的一个难点是浇口位置的选择，它需要根据塑件的结构与工艺特征和成型的质量要求，并分析塑料原材料的工艺特性与塑料熔体在模的流动状态成型的工艺条件等进行综合考虑。因此参照我的塑件最后采用的浇口形式为侧浇口进料，由于浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗量，同时去除浇口容易，且不留明显痕迹，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。2.2塑件产品图的测绘经过绘制，两个塑件的产品简图如图2.1所示：图2.1 台灯支架夹持器第三章 注射成型方案分析3.1 分型面与其选择分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，它与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺等有关，因此，分型面的选择是注射模具设计中的一个关键。通常模具的分型面与注射机的开模方向垂直。开模时将注射后的冷却固化的塑件与浇注凝料从模体中顶出并取下（或自动落下），再将模腔的杂物清除，或将嵌件或活动型芯安放于模腔。但有时采用侧向抽芯机构或取出点浇口的凝料往往需要从几个方面进行数次分型。台灯灯架夹持器通过曲面分型成型，另外需要在侧向抽芯分型。在考虑选择有利于脱模的分型面时，必须保证塑件的外观质量和精度要求；要有利于侧向抽芯。我将分型面设置在塑件的底部，这样就保证了塑件的外观质量要求。3.2 侧向分型分析当侧面带有凹孔、凸台等结构的塑件时，在成型后凹孔、凸台的成型零件将阻碍塑件从模顶出，必须在顶出前将凹孔、凸台的成型零件先行退出。这些零件一般是做成可以移动的。开模时先将侧面的成型零件有序地全部抽出，清除障碍后再将塑件推出，合模时再将侧成型零件恢复原位。这种完成侧型芯的抽出和复位动作的装置叫做侧抽芯机构。侧向抽芯机构在塑料模具设计上经常用到的有斜导柱侧向抽芯机构、弯销侧向抽芯机构、液压侧向抽芯机构、弹性元件侧向抽芯机构，斜滑块侧向分型与抽芯机构等。1.斜导柱侧向分型与抽芯机构斜导柱侧向分型与抽芯机构是在开模力或推出力的作用下，斜导柱驱动侧型芯或侧向分型快完成侧向抽芯或侧向分型的动作。由于斜导柱侧向分型与抽芯机构结构紧凑、动作可靠、制作方便，因此，这类机构应用最广泛。由于受到模具结构和抽芯力的限制，该机构一般使用于抽拔力不大且抽芯距离小于60-80mm的场合。2.弯销侧向抽芯机构弯销侧向分型与抽芯机构的工作原理与斜导柱侧向分型与抽芯机构的工作原理相似，所不同的是在结构上以矩形截面的弯销代替了斜导柱，因此，该抽芯机构仍然离不开侧向滑块的导滑、注射时侧型芯的锁紧和侧抽芯结束时侧滑块的定位这三大设计要素。弯销侧向抽芯有3个明显的特点：（1）由于弯销是矩形截面，其抗弯截面系数比圆形截面的斜导柱要大，因此可采用较大的倾斜角，获得较大的抽芯距；(2)弯销可以延时抽芯；（3）弯销侧抽芯机构可以变角度抽芯。3.液压侧向抽芯机构液压侧向分型与抽芯机构是指以压力油作为分型与抽芯动力，在模具上配置专门的抽芯液压缸，通过活塞的往复运动来完成侧向抽芯与复位。这种抽芯方式传动平稳、抽芯力较大，抽芯距也较大，抽芯的时间顺序可以自由的根据需要设定，其缺点是增加了操作而且需要配置专门的液压抽芯器与控制系统，费用较高。4.弹性元件侧向抽芯机构当塑件上侧凹很浅或者侧壁有个别较小的凸起时，侧向成型零件抽芯时所需的抽芯力和抽拔距都不大，此时，只要模具的结构允许，可以采用弹性元件侧向抽芯机构。5.斜滑块侧向分型与抽芯机构当塑件的侧凹较浅，所需的抽芯距不大，但侧凹的成型面积较大，因而需要比较大的抽芯，或者由于模具的结构限制不适宜采用其他侧抽芯形式时，则可以采用斜滑块侧向分型与抽芯机构。其特点是利用模具推出机构的推出力驱动斜滑块做斜向运动，在塑件被推出脱模的同时由斜滑块完成侧向分型与抽芯动作。综上所述，在众多的成型方案中，虽然有很多机构都能满足使用要求，通过观测塑件的形状和质量，从设计成本和材料成本，模具的结构复杂程度上看，旋钮塑件模具的侧向抽芯距和抽芯力都比较小，模具结构也不是特别复杂，故斜导柱侧向分型与抽芯结构最符合要求，所以选择这种形式。3.3 浇注系统分析注射模浇注系统是将注塑机料筒中的熔融塑料从喷嘴高压喷出后，稳定而顺畅地充入并同时充满型腔的各个空间的通道。它在充模与塑件固化过程中还将注射压力平衡的传递到型腔的各个部位，以获得填充殷实、完整、质量良好的塑件。浇注系统的设计是模具设计的一个重要环节，对浇注系统进行设计时，一般遵循以下6点基本原则：（1）了解塑料的成型性能；（2）尽量避免或减少产生熔接痕；（3）有利于型腔中气体的排出；（4）防止型芯的变形与嵌件的位移；（5）尽量采用较短的流程充满型腔；（6）流动距离比和流动面积比的校核。本次设计的塑件是台灯灯架夹持器，根据塑件结构的特殊情况，必须要保证壳体表面的外观质量要求，所以采用侧浇口进料的方式，使由于浇口断裂形成的裂痕出现在壳体的侧面。由于浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗量，同时去除浇口容易，且不留明显痕迹，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。第四章 模具的结构设计4.1 模架的选择通过塑件的分析，以与注塑机的技术规格要求，选用龙记模胚2030，该模架各模板以与相关尺寸见图4.1、图4.2和表4.1。 大水口PW（mm）直身模（H）300工字模（I）350图4.1 龙记模胚2030示意图表4.1 THICKNESS TABLE 厚度表A、B板ERP面板EP底板354050607080901002025表4.1龙记模胚2030各板尺寸TP面板BP底板RP水口推板ST推板SP托板SB方快252520304590TP=25；RP=20；A=35；B=35；SP=45；SB=90；BP=25，所以模具的总厚度为：25+20+35+35+45+90+25=255mm，在注塑机的装模行程之。4.2成型零部件设计模具合模后，在动模板与定模板之间的某些零部件组成一个能填充塑料熔体的模具型腔，模具型腔的形状的与尺寸就决定了塑料制件的形状与尺寸。构成模具型腔的所有零部件称为成型零部件。4.2.1 成型零部件的结构设计成形零件是决定塑件几何形状和尺寸的零件。它是模具的主要部分，主要包括凹模、凸模与镶件、成型杆和成型环等。凹模亦称型腔，是成型塑件外表面的主要零件；凸模亦称型芯，是成型塑件表面的零件，而成型其他小孔的型芯称为小型芯或成型杆。凹、凸模按结构不同主要可分整体式和组合式两种结构形式。 1）整体式的凹模和凸模是指直接在整块模板上加工出凹、凸形状的结构形式。其特点是牢固、不易变形，不会使塑件产生拼接线痕迹。但是加工困难，热处理不方便，整体式凸模还有消耗模具钢多、浪费材料等缺点。所以整体式凹、凸模结构常用于形状简单的单个型腔中、小型模具或工艺试验模具。 2）组合式凹模、凸模结构是指由两个或两个以上的零件组合而成的凹模或凸模。按组合方式的不同，可分为整体嵌入式、局部镶嵌式和四壁拼合式等形式。，整体嵌入式多用于小型塑件多型腔的成型，使的各个型腔和型芯可以单独加工，通过H7/m6的配合压入到模板中，这种结构加工效率高，拆装方便，容易保证形状和尺寸精度。局部镶嵌式多用于型腔、型芯有些局部不易加工成型或需要经常更换的模具结构。四壁拼合式主要用于大型和形状复杂的凹模，通过把型腔四壁和底板分别加工，经研磨后压入模套中组成型腔。台灯灯罩的模具结构较小，模具型腔不规则，但形状还较为简单，可以采用组合式凹模、凸模结构，由于需要侧向抽芯，又是一模两件，总共做十个型芯，两个主型芯，八个小型芯，型腔通过H7/m6配合压入定模板。4.2.2 成型零部件的工作尺寸计算影响塑件的尺寸精度的因素很多，概括的说，有塑料原材料的、塑件结构和成型工艺、模具结构、模具制造和装配、模具使用中的磨损的因素。在一般情况下，原材料收缩率的波动、模具的制造公差和成型零件的磨损是影响塑件的主要原因。因为收缩率的波动引起塑件尺寸误差随塑件尺寸的增大而增大，因此，生产大型塑件时，收缩率波动是影响塑件精度的主要因素，若单靠提高模具制造精度是困难和不经济的，应稳定成型工艺条件和选择收缩率波动较小的塑料；生产小型塑件时，模具制造公差和成型零件的磨损是影响塑件尺寸精度的主要因素，因此，应提高模具制造精度等级和减少磨损。1.型腔和型芯相关尺寸计算（1） 小型芯尺寸计算（见图4.2）图4.2 小型芯零件图径向尺寸的计算：式中模具径向成型尺寸；塑料的平均收缩率；塑件径向的基本尺寸；塑件的公差；模具的制造公差，一般取塑件公差的。高度尺寸的计算：式中模具高度成型尺寸；塑件高度尺寸。(2) 型芯凸模尺寸计算（见图4.3）图4.3 型芯凸模零件图径向尺寸的计算：高度尺寸的计算：2型腔尺寸计算：定模板上部分成型尺寸计算（见图4.4）图4.4 定模板成型尺寸图径向尺寸的计算：2)高度尺寸的计算：4.3 浇注系统的设计浇注系统是指模具中由注塑机到型腔之间的进料通道。浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。浇注系统的设计是模具设计的一个重要环节，设计合理与否对塑件的性能、尺寸、质量与模具结构、塑件的利用率等有较大的影响。对浇注系统进行时，一般应遵循以下基本原则：1）结合型腔布局的考虑，尽可能采用平衡式分流道布置。2）尽量缩短熔体的流动距离，以便降低压力的损失、缩短充模时间。因此，浇注系统的长度应尽可能的短，断面尺寸合理，应尽量减少流道的弯折。3）浇口尺寸、位置和数量的选择十分关键，应有利于熔体流动，避免产生湍流，涡流、喷射和蛇形流动，并有利于排气和补缩。4）避免高压熔体对模具型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移的产生。5）浇注系统的凝料方向应方便可靠，凝料应易于和制品分离或者易于切除和修整。6）熔接痕部位与浇口尺寸，数量与位置有直接的关系，设计浇注系统时也优先考虑到了熔接痕的部位，形态以与对制品质量的影响。7）尽量减少因开设浇注系统而造成的塑料凝料用量的增加。8）浇注系统的模具工作表面应达到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中浇口应有IT8以上的精度要求。9）设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。10）应尽可能使主流道中心与模板中心重合，若无法重合也应该使两者的偏离距离尽可能缩小。4.3.1 主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注塑机的喷嘴注射出的熔体导入分流道中。其形状为圆锥形，主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。由于主流道要与高温熔体与注塑机喷嘴反复接触，所以在注射模中主流道部分做成可拆卸更换的浇口套。为了使主流道的料顺利脱出，小端直径比注塑机喷嘴直径d稍大一点，所以台灯灯架夹持器模具主流道浇口套小端直径直径为4mm，故台灯灯架夹持器的主流道的小端的直径小端直径设计为D=d+1=4+1=5mm.主流道入口的凹坑球面半径R2也应该大于注塑机喷嘴球头半径R1，注塑机喷嘴球头半径是12mm,所以浇口套球面半径通常为13mm. 端面凹球面的深度一般为35mm，在这设计为 L=5mm主流道的半锥角通常为2 4。过小则容易产生脱模困难，还会使充模时容体的流动阻力过大。过大的锥角则容易产生湍流或者涡流，卷入空气。但对流动性较差的塑料可取的大些。由于主流道较长，取 =主流道壁的表面粗糙度应该在Ra0.8以下，抛光时沿轴向进行。主流道的长度L，一般按模板厚度确定。主流道的大端半径取D=14mm浇口套使用的材料的通常为T8或者T10A钢，经淬火到硬度为5054HRC。此浇口套设计成浇口套与定位圈分别为两个零件，以台阶形式固定在定模座板上，如图4.4所示。图4.4 台灯支架夹持器模具用浇口套4.3.2 浇口的设计 浇口是连接流道和型腔之间的一段细短通道。一般这段很短的通道截面很小，当熔融的塑料在高压下通过浇口时，因为浇口的截面积很小，使塑料流速加快，而由于摩擦的作用，又使塑料的温度升高，黏度降低，提高了塑料的流动性，有利于充满型腔。因为它是浇注系统的关键部位，所以，浇口的位置与其形状、尺寸的设计的正确与否直接决定着塑件质量、注射效果、注射效率。一般来说，注射塑件出现的缺陷，如缺料、缩孔、融接痕、翘曲变形也往往是浇口设计不当造成的。我此次选用的是侧浇口，侧浇口国外称标准浇口，侧浇口一般开设在分型面上，其截面形状多为矩形，这类浇口可以根据塑件的形状特征选择其位置，加工和修正方便，因此他是应用较广泛的一种浇口形式，普遍用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强。侧浇口的形式如下图4.5所示。侧向进料的侧浇口，对于中小型塑件，一般厚度t=0.5-2.0mm(或取塑件壁厚的1/3-2/3)，宽度b=1.5-5.0mm，浇口的长度l=0.7-2.0mm；端面进料的搭接式侧浇口，搭接部分的长度，浇口长度l可适当加长，取l=2.0-3.0mm；侧面进料的搭接式浇口，其浇口长度选择可参考端面进料的搭接式侧浇口。图4.5 搭接式侧浇口4.4确定行腔数量与排列方式为了使模具与注射机相匹配以提高生产率和经济性，并保证塑件的精度，模具设计时应合理的确定型腔数目。根据以上分析可将该模具设计成一模四件的成型，摆放位置如图4.6图4.6 行腔布置4.5 侧向分型与抽芯机构的设计4.5.1侧向抽芯机构的分类与组成在零件的侧面与主分型面的的运动方向有干涉的时候，就要用到侧向分型与抽芯机构，该类机构有很多的组成种类，比如说采用机动的、液压的、手动的等等。其中机动的用的比较广泛，主要特点是不需要设置专门的设备，是利用模具本身分型时产生的力，成本低，抽芯力大，生产效率高，故用的很广泛。而液压的需要设置专门的设备，增加了成本，但因其动作可靠，调节灵活，故用的也比较广泛。而手动的主要是增加了工人的劳动强度，且效率较低，但在某些特殊的场合还是用的比较广泛的。经过综合考虑，本次设计采用机动的最常用的斜导柱侧向分型与抽芯机构。利用侧滑块与斜导柱的相互运动来实现。其中需要解决斜导柱的固定与侧滑块的安装问题。下面列举三种方案来讨论这个问题：方案一：斜导柱安装在定模，侧滑块安装在动模，见图4.7。图4.7 斜导柱安装在定模，侧滑块安装在动模分析：此种方案是将斜导柱固定在定模部分侧滑块安装在动模部分，此时有一个问题就是如何知道侧滑块已经合模到位了，为了避免侧滑块成型部分与下型芯（也就是主型芯）的直接接触，应该设置侧滑块在合模过程中的准确定位问题，此时可以把导滑槽开在动模板上，导滑槽开到离下型芯大约67mm左右，这样就形成了一个阶梯状的东西，这样当侧滑块在斜导柱的作用下合模时，当侧滑块碰到这个阶梯时，就表明侧滑块已经合模到位了。这样的好处是可以减少成型部分的摩擦。但是如何在开模时使侧滑块准确定位，也是一个需要解决的问题，在这里我采用弹簧顶销来使侧滑块在开模时准确定位。方案二：斜导柱安装在动模，侧滑块安装在定模。分析：由于在开模的时候要求塑件包在动模上的型芯上，随着动模一起向后运动，但此时，含有侧抽芯的侧滑块在定模，这样，侧抽芯和开模就不能同时进行，否则会出现两种情况：1.可能由于侧抽芯的力大于开模方向的力，就会导致塑件留在定模的型腔，导致塑件无法取出；2.可能由于开模方向的力大于侧抽芯的力，这样就有可能造成在动模向后运动时，而侧滑块不动，可能会拉裂塑件或损坏型芯。这就要求侧抽芯与脱模分开进行。这就是说要增加一个机构。方案三：斜导柱、侧滑块同时安装在定模。分析：由于两者同时在定模，为了造成两者的相对运动，需要在定模部分增加一个分型面，在主分型面未分开之前，让定模部分的分型面先分开，这就需要采用定距顺序分型机构来实现。方案四：斜导柱、侧滑块同时安装在动模。分析：同理方案三，也需要造成两者的相对运动，而此时的动模在开模的时候是一起向后运动的，这样就只能在推出塑件的时候来实现，可以采用推件板推出机构来实现。也就是用推件板的运动来实现斜导柱和侧滑块的相对运动，使之实现侧抽芯的功能。综上分析以上四种方案，再结合本次设计的特点，综合考虑后，决定采用方案一作为本次设计的主要侧抽芯方案。4.5.2 抽芯力与抽芯距的确定本次设计中出现侧抽芯的部分见图4.8，其抽芯力计算公式如下：图4.8 侧抽芯位置根据塑件的侧抽芯特点，确定本次设计的抽芯距为 S=5mm。4.6 推出机构的设计每次注射模在注射机上合模注射结束以后，都必须将模具打开，然后把成型后的塑料制件与浇注系统的凝料从模具中推出，完成推出脱模的机构称为推出机构。推出机构设计的合理性与可靠性直接影响到塑件的质量，因此，推出机构的设计是注射模设计中很重要的一个环节。推出机构的设计要求：（1）推出机构设计时应尽量使塑件留于动模一侧； （2）塑件在推出过程中比发生变形与损坏；（3）不损坏塑件的外观质量；（4）合模时应使推出机构正确复位；（5）推出机构动作可靠。本模具采用斜导杆推出，模具的拉料杆如图4.9所示。图4.9 台灯支架夹持器的拉料杆4.6.1 推出力的计算为了使塑件易于脱模，在动模上沿塑件脱模方向都应有脱模斜度和较高的表面质量。根据塑件尺寸，可取一定的脱模斜度，脱模斜度的大小一般为0.20.5注射成型后，塑件在模具冷却定型，由于体积的收缩，对型芯产生包紧力。塑件要型芯中脱出，就必须克服因包紧力而产生的摩擦阻力。实践证明，塑件在刚开始脱模时，所需要克服的阻力最大，也就是说这时候所要的脱模力最大。脱模力由下式计算Ft=Ap(cos-sin)式中 Ft-脱模力；A-塑件包络型芯的面积；塑件对钢的摩擦系数；p塑件对型芯单位面积的包紧力，其值与塑件的几何形状以与塑料的品种、成型工艺有关。一般情况下，模外冷却的塑件模具合模后，在动模板与定模板之间的某些零部件组成一个能填充塑料熔体的模具型腔，模具型腔的形状的与尺寸就决定了塑料制件的形状与尺寸。构成模具型腔的所有零部件称为成型零部件。4.6.2 推出机构的选择在注塑模设计和生产中，广泛使用推出机构的有推杆推出机构、推管推出机构、推件板推出机构等。推杆推出机构主要用于推出面积比较大的深桶塑件的推出；推杆的自由度大，而且推杆将截面积是圆形，制造，修配方便，容易达到推杆与模板或型芯上的配合精度，推杆推出的运动阻力小，推出动作灵活可靠，损坏后维修也方便，因此，这类机构在现实生产量使用，是推出机构中最常见的结构形式。推管推出机构主要用于小的环形和筒形塑件或塑件上带有孔的凸台部分的推出；推件板推出机构主要用于薄壁塑件的推出。台灯灯架夹持器的推出面积较大，适合用推杆推出机构，推杆为直通式推杆，四模各设置16根推杆，推杆规格为5105 。4.6.3推杆的形状、尺寸与固定形式推杆是标准件，在市场上可以直接买到。在设计时应考虑到要由足够的刚性，以承受推出力，否则就可能在推出时变形。 由于由许多推杆端部不是平的，所以这些推杆的端部就要进行线切割加工，使形状与塑件的外形相贴，如图3.10所示。推杆工作部分与模板或型芯上推杆孔的配合常采用H8/f7H8/f8的间隙配合，视推杆直径的大小与不同的塑料品种而定。图3.10推杆的固定形式4.7 复位机构的设计莲蓬头插座安装垫复位机构干涉现象的校核：校核公式为 hctan=Sc+式中 hc在完全合模状态下推杆端面离侧型芯的最近距离；Sc在垂直于开模方向的平面上，侧型芯与推杆在分型面上投影围重合长度；在完全不干涉的情况下，推杆复位到hc位置时，侧型芯沿复位方向推杆侧面的最小距离。通过计算hctanSc+，所以在模具中，不需要使用先复位机构。第五章 注塑机的选择与校核5.1 注塑机的选择对于模具设计，必须首先选则合适的注塑机型号，以确定额定注射量、最大注射压力、最大锁模力、模具的安装尺寸与开模行程等技术规后，才能进行下面真正的模具设计。根据塑件的形状与尺寸，计算其在分型面上的投影面积和塑件以与浇注系统的质量，计算所需锁模力、总注射物料量，然后才能初选设备。由于制品的外观由许多孔和凸台组成，形状复杂，首先利用Pro/E软件的分析功能对制品的体积和在分型面上的投影面积进行计算与测量。在Pro/E软件里打开三维模型，利用其质量属性分析对表面积、体积、质量进行分析与计算。根据软件计算得出结果如下：塑件在分型面上的投影面积：4775.94mm2塑件体积：V=19.65mm3塑件密度： =1.05g/cm3所以塑件的质量： m= 19.65(1.05)=20.63g根据任务书的要求，该塑件采用点浇口形式，并且采用一模一腔的形式，加上浇注系统与冷凝料材料体积约为28mm3。所以初选设备为XS-ZY-125其主要技术规格见表5.1：表5.1 XS-ZY-125设备主要技术规格额定注射量/cm3125模具最大厚度/mm300螺杆直径/mm85模具最小厚度/mm200注射压力/Mpa120动定模固定板尺寸/mm428458注射行程/mm115拉杆空间/mm260290注射时间/s3.0合模方式液压-机械螺杆转数/(r/min)21、27、40、65、80液压泵流量L/min100，12注射方式螺杆式液压泵压力/Mpa6.5锁模力/KN900电动机功率/Kw11最大成型面积/mm320加热功率/Kw5最大开合模行程/mm300螺杆驱动功率/Kw4喷嘴圆弧半径/mm12喷嘴孔直径/4顶出形式两侧设有顶出，机械顶出，中心距为230 mm5.2 模具参数的校核1. 注射量的校核:要求注射量不超过注射机的最大注射量，在注塑生产中，注塑机每一个成型周期向模具腔注入的塑料熔体体积或质量称为塑件的注射量，其中包括浇注系统所存留的塑料熔体体积，选择注塑机时，必须保证塑件的注射量小于注塑机的最大注射量的（8085）%，最小注射量不小于注塑机注射量的20%，根据式kMmaxM M=Mi+m式中Mmax注塑机最大注射量/mm3；Mi浇注系统凝料的质量或体积/mm3； m单个制件质量或体积/mm3； n型腔数目/个； k注射机最大注射量利用系数，一般取0.8。0.8600.0178+0.0230.0408mm3。故：注射机注射量满足要求。2. 注射压力的校核塑料成型所需要的注射压力是由塑料品种、注射机类型、喷嘴形式、塑件形状以与浇注系统的压力损失等因素决定的。注射压力的校核是检验注射机的最大注射压力能否满足制品的成型要求。所选的塑料原料为ABS，制件结构合理，流体流动性能好，其注射压力在（70100）Mpa之间，其值在所选的注射机成型围之，故能满足要求。3. 锁模力的校核注射时塑料熔体充满型腔的时候，存在较大的压力，它会使模具从分型面涨开，该压力等于塑件和浇注系统在分型面上不重合的投影面积之和乘以型腔的压力，它应小于注射机的最大锁模力，才能使注射时不发生溢料和涨模现象。为了保证注射成型过程当中型腔能够可靠的锁闭，必须满足：（nA1+Aj）pFn(2123.73+641.3)12080%=227kN900kN故：注射机锁模力满足要求。4. 安装部分尺寸校核(1) 模具厚度校核由于注射机的动模和定模固定板之间的距离都有一定的调节量H，因此，对安装使用的模具厚度有一定的限制，一般情况下，模具的实际厚度H必须在注射机允许安装的最大模具厚度和最小模具厚度之间。所选用的注射机的模具最大厚度Hmax为300mm，最小模具厚度Hmin为200mm。所设计的模具总厚度为290mm，此值在所选注射机的最大模具厚度和最小模具厚度之间。因此，设计的模具厚度满足注射机对模具的合模要求。(2) 模具的长度和宽度校核本副模具采用压板紧固的方式，将模具的固定板安放在压板外侧附近就能够固定，模具为龙记2330型模坯，模架为280300，注射机的装夹空间为：370370mm，因此所设计的模具在注射机的装夹围，满足要求。(3) 浇口套球面尺寸设计的模具时，浇口套主流道始端的球面必须比注射机球面半径略大一些,即R比r大12mm；主流道的小端直径要比喷嘴直径略大，即D比d大0.51mm。设计中R取13mm（r=12mm），D取5mm(d=4mm)。(4) 定位圈尺寸为了使模具在注射机上安装准确、可靠，定位圈的设计非常关键。见图3.2，定位圈的外径尺寸必须与注射机的定位孔尺寸相匹配，为了使模具主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线重合，通常采用间隙配合。定位圈的基本直径为100mm，一部分用于压紧主流道衬套，一部分与注射机上的定位孔配合，模具定模板上的定位圈与注射机的定位圈孔要有松动的间隙配合为H11/h11，定位圈与注射机装配高度为8mm，总高为10mm，建1见图5.1。图5.1 定位圈在模具上安装示意图(5) 模具开模行程的校核注射机的开模行程是受合模机构限制的，注射机的最大开模行程必须大于脱模距离，否则塑件无法从模具中取出。XS-ZY-125型注射机的合模形式为液压-机械式式，其最大开模行程不受模具厚度的影响。对于具有侧向抽芯机构的注射模具，校核公式为：SH1+H2+(510)mm式中 S注射机最大开模行程/mm；H1推出距离/mm；H2包括浇注系统在的塑件高度/mm。即，开模行程要求： S15+102+(510)mm=122127mm而注射机最大开合模行程为300mm，实际合模行程为86mm，所以模具所需要的开模距离与注射机的最大开合模行程相适应。综上分析，本副模具与所选的注射机完全相互适应，模具的最大注射量、最大注射压力、最大锁模力与开模行程都在所选的注射机技术规格之。因此，所选的XS-ZY-125型注射机完全能够符合本次模具设计要求。第六章 模具的工作原理和模具结构特点6.1 模具工作原理台灯支架夹持器模具（如图6.1a,b所示）工作原理：模具注射结束，塑件固化后，开模时，动模向后移动，开模力通过斜导柱17带动侧型芯滑块16，使其在定模板4的导滑槽向外滑动，直至侧型芯滑块16与塑件完全脱开，完成侧向抽芯动作。塑件包在型芯27上，随动模继续后移，直到注射机顶杆与模具推板2接触，推出机构开始工作，推杆23将塑件从型芯上推出。 合模时，动模部分通过导柱21和导套22作用向前移动，复位杆5使推出机构复位，斜导柱17使滑块16复位，最后滑块16有楔紧块14锁紧，完成合模，进行下次注射。图6.1a 台灯支架夹持器模具总装图图6.1b 台灯支架夹持器模具总装图(b)6.2 模具结构特点台灯支架夹持器这个塑件看似并不是那么的复杂，但是从模具设计方面考虑下来要做这个塑件的模具还不是那么的简单的，本次设计的一个难点是浇口位置的选择，它需要根据塑件的结构与工艺特征和成型的质量要求，并分析塑料原材料的工艺特性与塑料熔体在模的流动状态成型的工艺条件等进行综合考虑。最后参照我的塑件采用侧浇口进料，由于浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗量，同时去除浇口容易，且不留明显痕迹，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。另外的一个比较困的地方时分型面的选择，分型面应选在塑件外形最大轮廓处，应有利于塑件的顺利脱模，应保证塑件的精度要求，应满足塑件的外观质量要求，便于模具的加工制造，应有利于排气，综合以上要求并结合塑件的特点，由于塑件是由圆和曲面组成，所以我选择了曲面分型。结 束 语本次论文是关于台灯支架夹持器注射模具设计。主要要求有测绘塑料件产品图、分析台灯支架夹持器塑料件成型要求与模具成型的结构、模具要求一模四腔，采用侧浇口进料；需要采用斜导柱侧向抽芯机构进行抽芯绘制模具装配图和主要成型零件图。在拿到毕业设计任务之后，我通过查阅一些基本资料和上学期所学，对模具的设计有了更进一步的了解。大致了解了模具的背景、发展方向。然后通过学习老师提供的相关设计的资料，对模具有了更多的了解。比如说模具的主要机构。理解了自己设计的容，并开始设计模具首先要选择模架。根据塑件的结构特点选择模具的浇口形式、分型面的位置等等。然后对模具的主要技术参数计算、验证。得出设计方案。在老师的指导下修改设计中出现的错误，并在自己的设计中加以修改，对在设计初期有较大出入的数值进行矫正，使结果更加准确。我觉得这是一次很好的经验。从对某个事物的不了解到自己设计出产品。都要经过这么一个学习的过程。自己要学会查找资料，虚心向人请教，不断思考。这给以后遇到一样的问题时提供了很好的参考。在毕业设计过程中，也暴露了很多的问题。我的知识太缺乏，包括很多没有学习过的知识和一些学习过可已经遗忘的。如果不是老师细心和耐心的指导，我也不可能按时的完成。通过这次设计，我深深的理解了机械设计的全过程，体会了毕业设计的意义，毕业设计时是总结以前所学的专业容，在结合老师的实际经验，在老师的引领下主要依靠个人完成的一次大型课程设计。毕业设计要进行方案的选择和评估，考虑其制造的可行性和市场的利用率，尽量设计一个简单、实用、经济、创新的东西，然后就是要根据现有的条件选择零部件，应尽可能的结合实践，降低成本。致 在本设计的开题论证、课题研究、论文撰写和论文审校整个过程中，得到了老师的精心指导，使得本设计得以顺利完成，这其中饱含了老师的汗水和心血。在此我向老师表示衷心的感和崇高的敬意。同时也感班导师老师在这四年来对我们的虚心教导，在学习生活中给予我们很多帮助。同时在此次毕业设计中也得到了许多同学的帮助，在设计过程中遇到的许多问题，大部分是通过和同学的讨论解决的。最后我要感三江学院，是母校给我们提供了优良的学习环境。参考文献：1 屈华昌. 塑料成型工艺与模具设计. ：高等教育，20072 万林. 实用塑料注射模设计与制造. ：机械工业，20023 王之栎等编. 机械设计综合课程设计M. ：机械工业，2007.124 阎亚林. 塑料模具图册. ：高等教育，20045 吕广庶，远明. 工程材料与成型技术基础M. ：高等教育，2001.96 志刚. 中国模具设计大典（第一卷）M. ：科学技术，20037 北航CAXA教育培训中心主编.CAXA电子图板V2实例教程M. ：航空航天大学，2001.108 万菊 主编. 数控加工工艺与编程M. ：机械工业，2007.19 Tsay,Der Min,Hsien Min.Design and Machining of Cylindrical Cams with Translating Conical Followers. Computer Aided Design,1993,25(10)10 Mechanical Design :An Integrated Approach. 乌格拉尔（Ansel C.Ugural）著；良军缩编.：大学，2005.1