台灯罩模具设计

台灯罩模具设计专 业：机械设计制造及其自动化学 生： 指 导 教 师： 完 成 日 期： 2014年5月1日 学院摘 要模具技术是一门综合性很强的学科，是近年来飞速发展的学科之一。以塑料模具的发展尤为迅速。在现代生活中能离开模具的产品是越来越少了，随着模具制造行业的发展，许多企业开始追求提高产品质量及生产效率，缩短设计周期及制造周期，降低生产成本，最大限度地提高模具设计和制造业的应变能力等目标。本课题是设计台灯罩的注射模具。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型零件的结构、脱模推出系统、冷却系统、注射机的选择及有关参数的校核进行了详细的设计。最后在设计过程中运用PRO/E AutoCAD2007软件进行注塑模结构设计与计算并绘制出模具总装图以及主要零件图，并确保模具结构的可靠性、合理性、实用性。关键词：PRO/E，Auto CAD2007，模具技术，注射成型，模具设计和制造。IAbstractMold Technology is a very comprehensive subject, which is one of the rapid development in recent years. Especially as representative of the Plastic Mold develops rapidly much more.Even the majority of the products cant depart from mold technology in the current life , Which reveals its obvious importance. With the development of the mold manufacturing industry ,lots of enterprises begin to seek after improving quality and efficiency, shortening the cycle of design and manufacture, reducing the cost, improving strain capacity of the mold design and manufacturing maximumly as targets etc.In this topic the desk lamp of injection mold is designed. The product structure technology based on the mould structure, specific mould gating system, the structure of its molding part, parting launch system, cooling system, injection machine selection and related parameter checking have been designed detailedly.Finally the application in the design process, PRO/E and AutoCAD2007 software for the structural design of the injection molding and calculates and draws out the mould assembly diagrams, and drawing of the main parts. And make sure that the mould structure of reliability, rationality, practicality. Key words:PRO/E，Auto CAD2007，Mold Technology, Injection Molding, Mold Design and Manufacturing.II目 录摘要Abstract 第一章 绪论11.1模具及模具工业的发展与现状11.2塑料成型模具的种类11.3注射模具的发展方向2第二章 塑料成型工艺32.1 塑件材料的选择32.2确定成型方法32.3注塑成型工艺过程42.3.1 成型前的准备42.3.2 注塑成型过程42.3.3、塑件的后处理52.4塑件的结构工艺性52.5 塑件成型工艺参数72.5.1 温度72.5.2 压力82.5.3 成型周期9第三章 台灯罩注射模具设计113.1注塑成型设备113.1.1注塑机结构组成113.1.2 注塑机的分类113.1.3 注塑机的型号规格123.2注射模具分类及典型结构123.2.1注射模分类123.2.2注射模典型结构123.3台灯罩模具的结构设计133.3.1分型面位置的确定133.3.2型腔数量的确定143.3.3 浇注系统设计143.3.4 成型零件设计163.3.5 合模导向机构设计193.3.6 推出机构设计203.3.7 模具温度调节系统设计223.3.8 标准模架的选用223.3.9 模架的尺寸计算23III3.4 注射模具与注射机的关系243.4.1 选择注塑机243.4.2最大注射量的校核253.4.3 注射压力的校核263.4.4 锁模力的校核263.4.5 安装部分尺寸校核273.4.6 开模行程的校核283.4.7 注射机定位孔与模具定位圈配合校核283.4.8 推出装置的校核28第四章 台灯罩模具三维设计294.1台灯罩三维造型及模具设计294.2 模架设计314.2.1 定义模具模架314.2.2 添加设备324.2.3 设计顶出机构334.2.4 设计冷却系统334.2.5 动画模拟开模34第五章 台灯罩注射仿真分析375.1 Pro/e塑料顾问的简介375.2 塑料顾问模块的进入375.3 分析功能应用375.4 分析结果375.5分析结果的输出395.6 注射仿真分析的优缺点40第六章 小结与展望416.1小结416.2展望41致 谢42参考文献43附 录44IV刘玉鹏 台灯罩模具设计第一章 绪论1.1模具及模具工业的发展与现状 模具是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，60%80%的零部件，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、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为245亿，至2002年我国模具总产值约为360亿元，其中塑料模约30%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，一些厂家还使用C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。目前，国内市场对中高档模具的需求量很大，但要求国产模具必须在质量、交货期等方面满足用户的需求。另外，随着近年来工业发达国家的人工费用增加，其模具生产正向发展中国家特别是东南亚国家转移。因此，只要国产模具的质量能够有提高，交货期能够保证，模具出口的前景是十分乐观的。有专家认为，伴随着世界经济的一体化浪潮，全球制造业加速向中国大陆地区转移已是大势所趋，中国也将逐步发展成为世界级的制造业基地。1.2塑料成型模具的种类 模具的类型通常是按照加工对象和工艺的不同进行分类，从行业角度的区分来看主要有塑料模具、橡胶模具、金属冷冲模具、金属冷挤压模具和热挤压模具、金属拉拔模具、粉末冶金模具、金属压铸模具、金属精密铸造模具、玻璃模具、玻璃钢模具等等。 其中塑料模具又包括：注射模、压缩模、传递模、挤出模、中空吹塑模、真空成型模、压缩空气成型模、旋转成型模、发泡成型模和空气辅助成型模和水辅助成型模等多种模具。1.3注射模具的发展方向 据业内人士分析，未来我国模具发展趋势包括10个方面：1、模具日趋大型化。2、模具的精度将越来越高。10年前精密模具的精度一般为5微米，现已达到23微米，1微米精度的模具也将上市。3、多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，对钢材的性能要求越来越高。4、热流道模具在塑料模具中的比重也将逐渐提高。5、随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注塑成型等工艺的模具也将随之发展。 6、标准件的应用将日益广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，还能提高模具的质量和降低模具制造成本。 7、快速经济模具的前景十分广阔。 8、随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高。同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。 9、以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，塑料模具的比例将不断增大。由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模具的要求也越来越高。 10、模具技术含量将不断提高。第二章 塑料成型工艺2.1 塑件材料的选择 结合台灯罩壁薄的特点，本课题选流动性较好的材料：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）。1、使用性能 综合性能好，冲击强度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学稳定性，电气性能良好；易于成型和机械加工，其表面可渡铬，适合制作一般机械零件、减磨零件、传动零件和机构零件。2、 成型性能（1）无定型塑料。其品种很多，各品种的机电性能及成型特征也各有差异，应按品种来确定成型方法及成型条件。（2）吸湿性强。水的质量分数小于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。（3）流动性中等。溢边料0.004mm左右。（4）模具设计时注意浇注系统，选择好进料口的位置、进料形式。当推出力过大或机械加工时塑件表面易呈现白色痕迹。3、 ABS的主要性能指标见表2-1。表2-1 ABS的性能指标密度/(gcm-3)1.281.08屈服强度/MP50比体积/(cm3g-1)0.860.98拉伸强度/MP38吸水率/%0.20.4拉压强度/MP53熔点/130160拉弯强度/MP80计算收缩率/%0.30.8拉伸弹性模量/MP1.4103比热容/J(kg) -11470弯曲弹性模量/MP1.41032.2确定成型方法塑料注塑成型，又称注射成型，是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一，除用于热塑性塑料成型外，近年来，也用于部分热固性塑料的成型加工。注塑成型生产效率高、易于实现机械化和自动化、并能制造外形复杂、尺寸精确的塑料制品，大约60%70%的塑料制件用此方法生产。本课题的台灯罩采用塑料注塑成型方法。2.3注塑成型工艺过程2.3.1 成型前的准备 为使注塑成型过程顺利进行和保证塑件质量，成型前应该对所用塑料原料和设备作好一些准备工作。 （1）检验塑料原料的色泽、颗粒大小、均匀性等；测定塑料的工艺性能；如果来料是粉料，则有时还需要对其进行染色和造粒；对易吸湿的塑料进行充分的干燥和预热。 （2）对料筒进行清洗或拆换。 （3）塑件带有金属嵌件时，应对嵌件进行预热，防止嵌件周围产生过大内应力。 （4）脱模困难的塑件，要选择合适的脱模剂。脱模剂是使塑料制件容易从模具中脱出而覆在模具表面的一种助剂。常用的脱模剂有硬脂酸锌、液体石蜡、硅油等。 2.3.2 注塑成型过程注塑过程：首先将准备好的塑料加入注塑机的料斗，然后送进加热的料筒中，经过加热熔融塑化成粘流态塑料，在注塑机的柱塞或螺杆的高压推动下经喷嘴压入模具型腔，塑料充满型腔后，需要保压一定时间，使塑件在型腔中冷却、硬化、定型，压力撤消后开模，并利用注塑机的顶出机构使塑件脱模，最后取出塑件。这样就完成了一次注塑成型工作循环，以后是不断重复上述周期的生产过程。由上面的说明可以知道，注塑成型过程包括加料、塑化、注射、脱模等几个步骤。塑化是颗粒状塑料在注射机料筒中经过加热达到粘流状态并且具有良好可塑性的过程。对塑料的塑化要求是：塑料熔体在进入型腔之前，既要达到规定的成型温度，并要在规定的时间内提供足够量的熔融塑化料各处的温度尽量均匀一致，不发生或极少发生热分解以确保生产的顺利进行。螺杆式注塑机对塑料的塑化比柱塞式注塑机好得多。不管是何种形式的注塑机，注射过程均可分为充模、保压、倒流、浇口冻结后的冷却四个阶段。充模阶段是从柱塞或螺杆开始向前移动起，到塑料熔体经过喷嘴及模具浇注系统充满型腔时为止。塑料熔体充满型腔后，熔体开始冷却收缩，但柱塞或螺杆继续保持施压状态，料筒内的熔料会向模具型腔内继续流入进行补缩，以形成形状完整而致密的塑件。这一阶段称为保压阶段。 倒流阶段是柱塞或螺杆开始后退保压结束时开始的，这时型腔内的压力比流道内的高，因此会发生塑料熔体的倒流，从而使型腔内的压力迅速下降，直到浇口处熔料冻结倒流才结束。如果保压结束之前浇口已经冻结或者在喷嘴中装有止逆阀，则倒流阶段就不会存在。浇口冻结后的冷却是从浇口的塑料完全冻结时开始，这一阶段型腔内塑料继续进行冷却，没有塑料从浇口处流进或流出，但型腔内还可能有少量的流动。应该指出，塑料从注入型腔后即被冷却，直至脱模时为止。 脱模是塑件冷却到一定温度后开模，在推出机构的作用下将塑料制件推出模外的过程。2.3.3 塑件的后处理 为改善和提高塑件的性能和尺寸稳定性，塑件经脱模或机械加工后应进行适当的后处理。后处理主要是指退火和调湿处理。 （1）退火处理 退火处理是将塑料制件放在定温的加热液体介质中（如热水、热的矿物油、甘油、乙二醇和液体石蜡）或热空气循环烘箱中静置一段时间，然后缓慢冷却的过程。目的是减少或消除塑件的内应力。 （2）调湿处理 调湿处理是将刚脱模的塑件放在热水中隔绝空气进行防止氧化的退火，同时加快达到吸湿平衡的一种后处理方法。目的是使塑件的颜色、性能、尺寸得到稳定。聚酰胺类塑料制件通常需要进行调湿处理。2.4塑件的结构工艺性要想获得合格的塑料制件，除合理选用塑件的原材料外，还必须考虑塑件的结构工艺性。塑件的结构工艺性与模具设计有直接关系，只有塑件结构设计满足成型工艺要求，才能设计出合理的模具结构，以防止成型时产生气泡、缩孔、凹陷及开裂等缺陷，达到提高生产率和降低成本的目的。塑件结构工艺性设计的主要内容包括：尺寸和精度、表面粗糙度、塑件形状、壁厚、斜度、加强筋、支承面、圆角、孔、螺纹、齿轮、嵌件、文字、符号及标记等。1、脱模斜度查表2-2可知ABS型腔的脱模斜度为，型芯的脱模斜度为。表2-2 常用塑件的脱模斜度塑料名称脱模斜度凹模型芯聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、氯化聚醚硬聚氯乙烯、聚碳酸酯聚苯乙烯、有机玻璃、ABS、聚甲醛热固性塑料2、壁厚塑料制品的壁厚对制品质量有至关重要的影响。壁厚过厚，不但用料多，成本高还容易产生气泡、缩化、凹陷等缺陷，而且冷却时间长生产效率低（对热塑性塑料制品而言）。壁厚过薄，成型困难，流动阻力大，尤其是大型制品和形状复杂制品。 制品最小壁厚的确定原则：（1）脱模时受顶出零件的推力不变形；（2）能承受装配时紧固力。壁厚因制品大小和塑料品种的不同而异。热塑性塑料制品的最小壁厚可达到0.25mm，但一般在（0.60.9）mm之间。常用壁厚为（24）mm。本课题台灯罩的壁厚为2mm。（3）制品的精度影响制品精度的因素较多。首先是模具的制造精度和模具的磨损量，其次是成型工艺条件的变化所引起的塑料收缩率的波动。另外，成型后的实效率变化和模具结构形式对尺寸精度也有一定的影响。因此，对塑料制品的精度要求不能过高，应在保证使用性能的情况下，尽可能选用低精度等级。本课题采用一般精度MT3，对应公差为0.55mm。（4）制品的表面粗糙度塑料制品的表面粗糙度主要取决于成型模具型腔表面的粗糙度。另外，塑料品种，成型工艺以及成型模具型腔表面的磨损和腐蚀对制品的表面粗糙度也有一定的影响。一般情况下，模具型腔表面的粗糙度也有一定的影响。一般情况下，模具型腔表面的粗糙度要比所成型制品的表面粗糙度低1-2级。本课题可选用Ra（1.60.2）m。2.5 塑件成型工艺参数2.5.1 温度 在注塑成型时需控制的温度有料筒温度、喷嘴温度、模具温度等。 （1）料筒温度 料筒温度应控制在塑料的粘流温度Tf（对结晶型塑料为熔点Tm）和热分解温度Td之间。 料筒温度直接影响到塑料熔体充模过程和塑件的质量。料筒温度高，有利于注射压力向模具型腔内传递，另外，使熔体粘度降低，提高流动性，从而改善成型性能，提高生产率，降低制品表面粗糙度。但料筒温度过高，时间过长时，塑料的热降解量增大，塑件的质量会受到很大影响。选择料筒温度时，应考虑以下几方面的影响因素： 塑料的特性 热敏性塑料如聚甲醛、聚氯乙烯等要严格控制料筒的最高温度和在料筒中的停留时间；玻璃纤维增强的热塑性塑料由于流动性差而要适当提高料筒温度；对于热固性塑料，为防止熔体在料筒内发生早期硬化，料筒温度倾向于取小值。 注塑机类型 螺杆式注塑机由于螺杆转动时的剪切作用能获得较大的摩擦热，促进塑料的塑化，因而料筒温度选择比柱塞式注塑机低1020。 塑件及模具结构特点 薄壁塑件的型腔比较狭窄，塑料熔体注入时的阻力大，冷却快。料筒温度应选择高一些，反之则低一些。对于形状复杂或带有嵌件的制件，或者熔体充模流程曲折较多或较长时，料筒温度也应选择高一些。 料筒温度并不是一个恒温，而是从料斗一侧开始到喷嘴为止是逐步升高的，这样可使塑料温度平稳上升达到均匀塑化的目的。 （2）喷嘴温度 选择喷嘴温度时，考虑到塑料熔体与喷孔之间的摩擦热能使熔体经过喷嘴后出现很高的温升，为防止熔体在直通式喷嘴可能发生的“流涎现象”，通常喷嘴温度略低于料筒的最高温度。但对于热固性塑料一般都将喷嘴温度的取值高于料筒温度，这样一方面使其自身具有良好的流动性，另一方面又能接近硬化温度的临界值，即保证了注射成型，又有利于硬化定型。 料筒温度和喷嘴温度主要影响塑料的塑化和流动，由于其影响因素很多，一般都在成型前通过“对空注射法”或“塑件的直观分析法”来进行调整，以便从中确定最佳的料筒和喷嘴温度。 （3）模具温度 模具温度主要影响塑料在型腔内的流动和冷却，它的高低决定于塑料的结晶性、塑件的尺寸与结构、性能要求以及其他工艺条件（熔料温度、注射压力及注射速度、成型周期等）。如对于熔体粘度高的非结晶型塑料应采用较高的模温；塑件壁厚大时模温一般要高，以减小内应力和防止塑件出现凹陷等缺陷。对于热固性塑料模具温度一般较高，通常控制在150220 度范围，另外动模温度有时还需要比定模高出1015 ，这样会更有利于塑件硬化定型。 模具温度根据不同塑料的成型条件，通过模具的冷却（或加热）系统控制。对于要求模具温度较低的塑料，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、ABS塑料、聚氯乙烯等应在模具上设冷却装置；对模具温度要求较高的塑料，如聚碳酸脂、聚砜、聚甲醛、聚苯醚等应在模具上设加热系统。2.5.2 压力 注塑成型过程中的压力包括塑化压力和注射压力两种。 （1）塑化压力 塑化压力又称背压，是注塑机螺杆顶部熔体在螺杆转动后退时受到的压力。增加塑化压力能提高熔体温度，并使温度分布均匀，但增加塑化压力会降低塑化速率、延长成型周期，甚至可能导致塑料的降解。一般操作中，塑化压力应在保证塑件质量的前提下越低越好，具体数值随所选用的塑料品种而变化，通常很少超过6 MPa。如聚酰胺塑化压力必须较低，否则塑化速率将很快降低。注射热固性塑料时一般塑化压力都比热塑性塑料取的小，约为3.45.2 MPa，并在螺杆启动时可以接近于零。但要注意的是，背压力如果过小，物料易充入空气，使计量不准确，塑化不均匀。 （2）注射压力 注射压力是指柱塞或螺杆头部注射时对塑料熔体所施加的压力。它的作用：一是克服塑料熔体从料筒流向型腔时的阻力，保证一定的充模速率；二是对塑料熔体进行压实。注射压力的大小，取决于塑料品种、注射机类型、模具浇注系统的结构、尺寸与表面粗糙度、模具温度、塑件的壁厚及流程大小等多种因素。近年来，采用注塑流动模拟的计算机分析软件，可对注射压力进行优化设计。总的来说，确定注射压力的原则是： 对于热塑性塑料，注射压力一般在40130 MPa之间。熔体粘度高，冷却速度快的塑料以及成型薄壁和长流程的塑件，采用高压注射有利于充满型腔；成型玻璃纤维增强塑料时采用高压注射有利于塑件表面光洁。其他均应选用低压慢速注射为宜。但要提醒的是，如果注射压力过高，塑件易产生飞边使脱模困难，另外使塑件产生较大的内应力，甚至成为废品。注射压力过低则易产生物料充不满型腔，甚至根本不能成型等现象。 对于热固性塑料，由于熔料中填料较多，粘度较大，且在注射过程中对熔体有温升要求，注射压力一般要选择大一些，常用范围约为100170 MPa。 在其他条件相同的情况下，柱塞式注塑机作用的注塑压力应比螺杆式的大，因为塑料在柱塞式注塑机料筒内的压力损失比螺杆式的大。 为了保证塑件的质量，对注射速度（熔融塑料在喷嘴处的喷出速度）常有一定的要求。一般高压注射时注射速度高，低压注射时速度低。塑件的壁厚对注射速度取值的影响很大，一般厚壁塑件采用较低的注射速度，反之则相反。型腔充满后，注射压力的作用在于对模内熔料的压实。在生产中，压实时的压力等于或小于注射时所用的注射压力。如果注射和压实的压力相等，往往可使塑件的收缩率减小，尺寸波动较小，但会造成脱模时的残余应力较大，成型周期过长。对结晶型塑料如聚甲醛，压实压力大可以提高塑料的熔点，使脱模提前进行，因而成型周期不一定增长。如压实压力小于注射压力，则塑件的性能及脱模与上述情况相反。2.5.3 成型周期 完成一次注塑过程所需的时间称为注塑成型周期。它包括以下几部分：（1） 注射时间 注射时间包括充模时间、保压时间和合模冷却时间。其中保压时间和冷却时间合计为总的冷却时间。充模时间直接反比于充模速率，生产中约为35 s。保压时间就是对塑料的压实时间，在整个注射时间中所占比例较大，约为20120 s。冷却时间以保证塑件脱模时不引起变形为原则，一般约为30120 s。生产中注射时间一般在0.52min，厚大件可达510 min。 （2）其他时间（辅助时间）包括开模、脱模、涂脱模剂、安放嵌件、合模等时间。成型周期直接影响劳动生产率和设备的利用率，因此，在生产中，在保证塑件质量的前提下，应尽量缩短成型周期中各阶段的时间。其中，注射时间和冷却时间对塑件质量起着决定性的作用，要根据实际情况合理选择。（3）常用塑料的注塑成型工艺参数见表2-3。表2-3 常用塑料的注塑工艺条件塑 料 品 种注射温度/注射压力/MPa成形收缩率/%聚乙烯1802804998.11.53.5硬聚氯乙烯15020078.5196.10.10.5聚丙烯20026068.7117.71.02.0聚苯乙烯16021549.098.10.40.7聚甲醛18025058.8137.31.53.5聚酰胺（尼龙66） 24035068.7117.71.52.2ABS 23626054.9172.60.30.8聚碳酸酯25030078.5137.30.50.8第三章 台灯罩注射模具设计3.1注塑成型设备3.1.1注塑机结构组成（1） 注塑装置 注射装置的主要作用是使固态的塑料颗粒均匀地塑化成熔融状态，并以足够的压力和速度将塑料熔体注入到闭合的模具型腔中。注射装置包括料斗、料筒、加热器、计算装置、螺杆（柱塞式注射机为柱塞和分流梭）及其驱动装置、喷嘴等部件。（2） 合模装置合模装置的作用有三点，第一是实现模具的开闭动作，第二是成形时提供足够的夹紧力使模具紧锁，第三是开模时推出模内的塑料制品。合模装置可以是机械式，也可以是液压式或者液压机械联合作用方式。（3） 推出机构 推出机构的作用是开模时推出模内的塑料制品。推出机构也有机械式推出和液压式推出两种，液压式推出既有单点推出，又有多点推出。（4） 液压传动和电器控制 由注射成形过程可知，注射成形由塑料熔融、模具闭合、熔体充模、压实、保压、冷却定型、开模推出制品等多道工序组成。液压传动和电器控制系统是保证注射成型过程按照预定的工艺要求（压力、速度、时间、温度）和动作程序准确进行而设置的。液压传动系统是注射机的动力系统，而电器控制系统是各个动力液压缸完成开启、闭合、注射和推出等动作的控制系统。3.1.2 注塑机的分类 注塑机的分类方法很多，目前使用较多的是按注塑机外形特征分类，这种分类方法主要是根据注塑机的合模装置和注射装置的相对位置进行分类的。 1、卧式注塑机 合模装置与注射装置的运动轴线呈一线水平排列，具有机身低，操作、维修方便，自动化程度高等特点。所以这种形式应用最广，对大、中、小型都适用，是目前注塑机最基本的形式。 2、立式注塑机 合模装置与注射装置的运动轴线呈一线并垂直排列，具有占地面积小，模具拆装容易，模具内安放嵌件方便等优点。但制品顶出后不易脱落，不易实现全自动化操作，且机身高，加料、维修不方便。目前小型注塑机常采用这种形式。 3、角式注塑机 合模装置和注射装置的运动轴线互成垂直排列，其优缺点介于立式和卧式之间，使用也较普遍，大、中、小型注塑机均有。3.1.3 注塑机的型号规格注塑机型号规格是用来表示注塑机加工能力的，而反映注塑机加工能力的主要参数是公称注射量和锁模力。因此常用公称注射容积数量和锁模力大小来表示注塑机型号规格。公称注射量是指注塑机在注射螺杆（或柱塞）作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的对空注射量。锁模力是由合模机构所能产生的最大模具闭紧力决定的，它反映了注塑机成型制品面积的大小。一般用注塑机的公称注射量和锁模力同时来表示注塑机的加工能力，并以此作为注塑机的系列规格。国产注塑机的型号表示为：XS-ZY-125/90，型号中：X表示（成）形（机），S表示塑料，Z表示注射，Y表示预塑式，125表示公称注射量为125 cm3，90表示最大锁模力为9010 kN。3.2注射模具分类及典型结构3.2.1注射模分类 注射模可以按注射模总体结构分类，按塑料品种分类，按模具型腔的容量分类，按制品尺寸精度分类3.2.2注射模典型结构 注射模一般可分为单分型面注射模、双分型面注射模、斜导柱侧向分型与抽芯注射模和带有活动镶件的注射模。1、单分型面注射模单分型面注射模也称二板式注射模。它是注射模中最简单的一种结构形式。这种模具只有一个分型面。单分型面注射模具可以根据需要，既可以设计成单型腔注射模，也可以设计成多型腔注射模，应用十分广泛。2、双分型面注射模双分型面注射模具有两个分型面。第一个分型面A-A是定模板与中间板的分型后浇注系统凝料由此脱出，第二个分型面B-B是中间板与推件板之间的分型，分型后塑件由此脱出。与单分型面注射模具比较，双分型面注射模具在定模部分增加了一块可以局部移动的中间板，所以也叫三板模（动模板、中间板、定模板）注射模具。双分型面注射模常用于点浇口进料的单型腔或多型腔的注射模具，开模时，中间板在定模的导柱上与定模板作定距离分离，以便在这两模板之间取出浇注系统凝料。3、斜导柱侧向分型与抽芯注射模当塑件侧壁有通孔、凹穴或凸台时，其成型零件必须制成可侧向移动的，否则塑件无法脱模。带动型芯滑块侧向移动的整个机构称侧向分型与抽芯机构。其中的侧向抽芯机构是由斜导柱和侧型芯滑块所组成的，此外还有楔紧块、挡块、滑块拉杆、弹簧等一些辅助零件。4、带有活动镶件的注射模有些塑件上虽然有侧向的通孔及凹凸形状，但还有更特殊的要求，如模具上需要设置螺纹型芯或螺纹型环等。这样的模具有时很难用侧向抽芯机构来满足侧向抽芯的要求。为了简化模具结构，将不采用斜导柱、斜滑块等机构，而是在型腔的局部设置镶件。开模时，这些活动镶件不能简单的沿开模方向与塑件分离，而是必须在塑件脱模时连同塑件一起移出模外，然后通过手工或专门的工具将它与塑件分离，在下一次合模注射之前，再重新将其放入模内。 采用活动镶件结构形式的模具，其优点不仅省去了斜导柱、滑块等负责结构的设计与制造，使模具外形缩小，大大降低了模具的制造成本，更主要的是在某些无法安排斜滑块等结构的场合，必须使用活动镶件形式。这种方法的缺点是操作时安全性差，生产效率较低。3.3台灯罩模具的结构设计结合台灯罩塑件三维图（图3-1），三维图尺寸为长305mm，宽126mm，高66mm。进行台灯罩模具结构方案设计，需要考虑以下几个方面，包括分型面位置的确定、型腔数量的确定、浇注系统设计、成型零件设计、合模导向机构设计、推出机构设计、模具温度调节系统、标准模架的选用及模架的尺寸计算。3.3.1分型面位置的确定 分型面是模具上用于取出塑件和（或）浇注系统冷凝料的可分离的接触表面。 分型面的设计原则：分型面应选择在塑件断面轮廓最大的位置，以便顺利脱模。在塑件设计阶段，就应考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型。在模具设计阶段，应首先确定分型面和浇口的位置，然后选择模具的结构。该塑件由于没有侧抽芯机构，结合塑件组成结构分析，设计一个分型面（图3-2）比较合适且便于顺利脱模。分型面 图3-1 台灯罩三维图 图3-2 分型面3.3.2型腔数量的确定型腔的布置形式有很多，在布置型腔时，要求塑料通过流道那能够顺利到达型腔。通过对塑件结构分析，进行一模一腔（图3-3）和一模两腔（图3-4）对比设计，考虑浇口位置的设计，由于塑件中等尺寸，一模两件或一模多件的对称布置，生产效率较高，故采用一模两件生产，采用直浇口（图3-5），塑件质量容易保证，从零件上端中心进料，料流比较顺畅。图3-3一模一腔3.3.3 浇注系统设计 浇注系统是指模具中塑料熔体由注射机喷嘴至型腔之间的进料通道。其作用是将塑料熔体充满型腔并将注射压力传递到型腔的各个部位，以获得组织致密、轮廓清晰、表面光洁、尺寸精确地塑件。 图3-4一模两腔 图3-5一模两腔直浇口1、对浇注系统的简要分析 浇口位置的选择原则：（1）尽量缩短流动距离；（2）浇口应开设在塑件壁厚最大处；（3）必须尽量减少熔接痕；（4）应有利于型腔中气体排出；（5）考虑分子定向影响；（6）避免产生喷射和蠕动；（7）浇口处避免弯曲和受冲击载荷；（8）注意对外观质量的影响。根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则分析，型腔设计成中心浇口，流道开在动模座上。2、浇注系统组成 浇注系统由主流道、进料浇口和冷料穴组成。（1） 流道设计 主流道设计主流道是连接注射机喷嘴与分流道的塑料熔融体通道。主流道如图3-6所示。D：主流道小端直径=d+(0.51) mm =7.5+0.5=8 mm，在此主流道小端直径选用8mm L：主流道长度，根据模具结构确定 ：主流道锥度，一般为2 4，本课题选用4。 分流道设计分流道是主流道与浇口之间的进料通道。如图3-7所示。 （2）浇口设计采用直接浇口，这种浇口由主流道直接进料，故熔体的压力损失小，成型容易，且有利于补缩和排气。 浇口套为标准件可选购，其结构如图3-8所示。浇口套常用钢材是T8A、T10热处理要 求：（50-55）HRC。 主流道球面半径比喷嘴球面半径大12mm，在此选用主流道入口的凹坑球面半径也应大于注射机喷嘴球头半径，通常为 =+（12) mm = 18 + 2 = 20 mm 图3-6主流道 图3-7分流道3.3.4 成型零件设计 注射模的成型零件是指构成模具型腔的零件，通常包括凹模、型芯，以及各种型杆和成型镶块。本设计主要涉及对凹模和型芯的设计。1、成型零件结构设计图3-8 浇口套 成型零件在工作时与塑料直接接触，成型塑件。进行成型零件的结构设计时，既要考虑保证获得合格的塑件，又要便于加工制造，还要注意尽量节约贵重模具材料，以降低模具成本。 （1）凹模的结构设计 凹模是成型制品外表面的成型零件，是制品外表面形状、结构的复制。 对于本课题，选用整体镶入结构的凹模结构。整体镶入结构的凹模，结构简单易于制造，也便于维修和更换，一致性较好。凹模的结构如图3-9所示。（2）凸模的结构设计 凸模即成型塑料制品内表面的型芯。 对于本课题，选用整体镶入结构的凸模。整体镶入结构的凸模，结构简单易于制造，也便于更换。凸模的结构如图3-10所示。 图3-9凹模 图3-10凸模2、成型零件工作尺寸的计算 对于标注公差的凹模、凸模尺寸按相应公式进行尺寸计算。（1）平均收缩率 查表 2-3，可知ABS的收缩率=0.3%0.8%，则其平均收缩率=（0.3%+0.8%）/2 =0.55%（2） 凹模尺寸计算 凹模径向尺寸计算 =305+ 3050.55%(0.50.8)0.55 =306.4mm 式中、 塑件上相应尺寸的公差（下同）； 、塑件上相应尺寸制造公差，对于中小型塑件取 （下同）；由前面算得 ， 。 凹模深度尺寸计算 =66+660.55%0.55 =101.9mm （3） 凸模尺寸计算 凸模径向尺寸计算 =303+3030.55%(0.50.8)0.55 =304.4mm 凸模高度尺寸计算 =65+650.55%0.55 =100.4mm（4） 型腔壁厚及底板厚度计算 凹模侧壁厚度 由于L 100 mm 所以S=（0.2305+17） 0.85 =66.3mm凹模垫板厚度 由于b 102300 ，而且L1.5b 所以T=0.153051.5=68.6mm上、两式中，L是型腔长度L=382mm，b是型腔宽度b=382mm。最终选用型腔厚度为66.3mm，底板厚度为68.6mm ，模具组件凹模尺寸为长400mm，宽400mm，高80mm，型腔深34.6mm；凸模长400mm，宽400mm，高32.7mm，型芯高19.2mm。 3.3.5 合模导向机构设计 合模导向机构是保证动、定模或在上、下模合模时，正确的定位和导向的零件。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式，通常采用导柱导向定位，导向机构的作用有以下三点。1、定位作用模具闭合后，保证动、定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精度。导向机构在模具装配过程中也起到定位作用，即便与模具的装配与调整。2、导向作用 合模时，首先是导向零件接触，引导动、定模或上、下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成零件的损坏。3、承受一定的侧向压力 塑料熔体在充型过程中可能产生单向侧向压力或受成型设备精度低的影响，导柱将承受一定的侧向压力，以保证模具的正常工作。若侧向压力很大或精度要求高时，则不能单靠导柱来承担，需增设锥面定位机构来承担侧向压力。导柱的结构形式和尺寸标准化，常见的结构形式有带头导柱和有肩导柱。有时为减小导柱与导柱孔间的摩擦，在导柱的工作部位设置粗油槽来存储润滑剂。导柱的直径可由模板外形尺寸确定。导柱应合理均布在模具分型面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具的强度。为了保证动模和定模只能按一个方向合模，导柱的布置方式采用等直径导柱的不对称布置或者不等直径的对称布置。本设计采用等直径的不对称布置，导柱形式为带头导柱，公称直径d=30mm。3.3.6 推出机构设计 推出机构总的设计要求为：1、推出机构应尽可能设置在动模上，以便利用注射机驱动推出机构，当塑件因形状等关系不能保证留在动模端时，则须采用强留措施，或在定模上设置推出机构2、推出机构须动作可靠、运动灵活、制造方便、维修与更换容易；3、根据塑件的尺寸、形状及塑件材料等选用推杆、推杆的位置及数量，以保证塑件不发生变形、破裂、擦伤以及外观、精度等质量要求。因此，推杆应设置在塑件承力较大的位置；4、对塑件推出阻力较大的部位，须有足够的推出力，以保证塑件各部位均匀推出；5、推杆孔须与推板运动方向平行，与推杆的配合不能过紧或过松，避免推杆折损或产生毛边，造成不易推出，标准规定采用 H7f6 配合。 台灯罩模具的顶出机构采用推杆作为推出机构。1、脱模力的计算脱模力是指将塑件从抱紧的型芯上脱出时所需克服的阻力。 = =51062.99N式中 是推件板中心所允许的最大变形量，；E是推件板材料的弹性模量（MP），；是塑件对型芯的包容长度，；S是塑料的平均成型收缩率，S=0.55%；是模具型芯的脱模斜度，；是塑件与型芯之间的静摩擦系数，取；是塑料的泊松比，；是无因次系数；2、推杆的设计推杆又称顶杆，在注射模中应用很广泛。（1）推杆的形式 推杆形式很多，有圆推杆，矩形推杆，阶梯推杆，盘形推杆，这里采用圆形推杆，该种推杆结构简单，应用最为广泛，对中小型模具，其直径d一般为。（2）推杆的布置 本设计采用推杆结合动模座推出塑件，为保证塑件成型质量和顺利脱模，推杆数量n=13，推杆位置均匀布置在动模座四周。（3）推杆的尺寸推杆长度由模板厚度、推出距离确定。推杆直径d的确定可根据压杆稳定公式求得 d = =1.5 =8.13mm式中 y是安全系数，取=1.5 ； L是推杆的长度，L=215mm； n是推杆根数n=13，E是推杆材料的弹性模量（MPa）。 因为推杆前端采用螺纹固定，这里推杆直径取d=12mm，螺纹部位直径取d=6mm。（4）复位机构设计为了进行下一循环的成型，脱模推出机构在完成塑件的顶出动作后必须回到初始位置。常用的复位机构有弹簧复位和复位杆复位两种，本设计采用复位杆复位设计。复位杆一般为4根，对称布置在推出板得四周，直径根据模具的大小确定。本设计复位杆直径为30mm。3.3.7 模具温度调节系统设计注射成型时向模具注射200左右的塑料熔体，使熔体在模具内冷却定型，所以模具在成型过程中还起着热交换的作用。模具温度调节系统直接影响着塑件质量和生产效率。成型的塑料品种不同，塑件的质量要求不同，对模具的温度要求也不同。对于多数塑件来说，要求的模温不高，则模具仅设置冷却系统即可。 1、冷却系统的设计原则（1）冷却系统的布置应先于脱模机构；（2）合理地确定冷却管道的直径中心距以及与型腔壁的距离；（3）降低进出水的温度差；（4）浇口处应加强冷却；（5）应避免将冷却水道开在塑件熔接痕处，并注意干涩及密封等问题：（6）冷却水道应便于加工和清理。在本课题中采用通过冷却水道来调节模具的温度。 2、冷却回路的布置模具冷却回路的形式应根据塑件的形状、型腔内温度分布及浇口位置等情况设计成不同的形状。通常有型腔冷却和型芯冷却两种回路的结构形式。（1）型腔冷却回路本设计采用在型腔上方定模板上钻孔，钻出两条平行对称水道，外部设置进出水接头。（2）型芯冷却回路本设计采用单层冷却回路，在型芯上定模板四周钻孔，冷却水在定模板水道内循环流动。3.3.8 标准模架的选用模架是指由模板、导柱、导套和复位杆等零件组成。标准模架则是由结构、形式和尺寸都已经标准化并具有一定互换性的零件成套组合而成的一类模架。GB/ T125552006塑料注射模模架于2007年4月1日起实施，用于取代原来GB T12556.11990塑料注射模中小型模架模架国家标准。国标中模架的形式由其品种、系列、规格以及导柱导套的安装形式等项内容决定。模架的品种是指模架的基本构成形式,每一模架型号代表一个品种。模架型号以模具所采用的浇口形式、制件脱模方法和动定模板组成数目,分为基本型4 种和派生型9种两类共13 种。基本型模架如图3-11所示，派生型模架如图3-12所示。图3-11基本型模架结构(A1A4） 图3-12 派生型模架结构(P1P9)3.3.9 模架的尺寸计算中小型标准模架的选择方法有两种经验法，在这里选择一种计算即可。当型腔带镶件时，根据制品的外形尺寸（平面投影面积与高度）以及制品本身结构，可以确定镶件的外形尺寸，然后再按经验确定模架的大小，具体办法见图3-13。1、通过计算可得，该产品的投影面积S=305126=38430mm2 选择A型结构，查手册可得：A =75mm，D =40mm 则模具宽度W=（75+40）2 +1262=482mm长度L=（75+40）2 +305=535mm 2、动模垫板厚度的计算动模垫板厚度和所选模架的两个垫块之间的跨度有关，根据前面的型腔布置，模架应选在初选标准模架：WL=550mm500mm这个范围内，垫块之间的跨度大约为550mm-250mm-100mm=200mm。那么，根据型腔布置及型芯对动模垫板的压力就可以计算得到动模垫板的厚度，即 =72mm式中 d动模垫板刚度计算许用变量= 25=250.001427=0.036 mm=，= =（0.45170+0.001170）um = 0.001427um = L 两个垫块之间的距离，约200mm； L1动模垫板的长度,为600mm。 取型芯所受压力的面积A=38400 动模垫板可按标准厚度取80mm 考虑冷却水道，取模架尺寸为600550，模架的尺寸规格见表3-1图3-13 (a)C型（无支承板）（b）A型（有支承板）3.4 注射模具与注射机的关系注射模具是安装在注射机上使用的。在设计模具时，除了应掌握注射成型工艺过程外，还应对所选用注射机的有关技术参数有全面的了解，才能生产出合格的塑料制件。下面讨论它们的相互关系。3.4.1 选择注塑机1、零件体积及质量计算（1）在Pro/E中绘制制件图通过Pro/E造型分析得到制件体积为=148.98。（2）在分型面上的投影面积：应用Pro/E中的“分析”“测量”“区域”命令求得：A=98175（3）为保证正常的注射成型，注射机最大注射量应稍大于制品的重量或体积(包括浇注系统凝料的体积)。通常注射机实际注射量最好在注射机最大注射量的80%以内。 计算制件所需注塑量m0及理论注塑容积VC 根据已确定的型腔数和每个塑件的容积，以及估算的浇注系统，凝料容积，确定注塑机的公称注塑量： 取1.05 0.8 + =186.225根据上述条件选择注塑机的机型为XSZY500表3-1模架尺寸模板名称模板尺寸模板名称模板尺寸定模座板65065040支承板600550100定模板60055075推杆固定板60037030动模板60055050推杆垫板60037035动模垫板60055060动模座板65065040由表3-1计算出模架的高度为365mm。3.4.2最大注射量的校核 为保证正常的注射成型，注射机最大注射量应稍大于制品的重量或体积(包括浇注系统凝料的体积)。通常注射机实际注