心型台灯塑料注塑模具设计毕业设计论文说明书正文

1序言1.1模具工业在国民经济中地位模具是制造业一个基本工艺装备，它作用是控制和限制材料（固态或液态）流动，使之形成所需要形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济基础工业，是国际上公认关键工业。模具生产技术水平高低是衡量一个国家产品制造水平高低主要标志，它在很大程度上决定着产品质量，效益和新产品开发能力。振兴和发展我国模具工业，正日益受到人们关注。早在1989年3月中国政府颁布《关于当前产业政策关键点决定》中，将模具列为机械工业技术改造序列第一位。模具工业既是高新技术产业一个组成部分，又是高新技术产业化主要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛主要工艺装备，它负担了这些工业领域中60％~90％产品零件，组件和部件生产加工。模具制造主要性主要表现在市场需求上，仅以汽车，摩托车行业模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大市场，在工业发达国家，这一市场占整个模具市场二分之一左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不停增加，将达成170种。一个型号汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场需求，汽车将不停换型，汽车换型时约有80％模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件种，共计5000多个，其中二分之一以上需要模具生产。一个型号摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其余行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大模具市场。现在世界模具市场供不应求，模具主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配置一些先进数控制模设备，提升模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提升模具技术水平，对于促进国民经济发展有着尤其主要意义。1.2各种模具分类和占有量模具主要类型有：冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。除部分冲模以外上述各种模具都属于腔型模，因为他们通常都是依靠三维模具形腔是材料成型。（1）冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工取得合格产品工具。冲模占模具总数50％以上。按工艺性质不一样，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。按组合工序不一样，冲模分为单工序模，复合模，连续模。（2）锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具总称。按锻压设备不一样，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。按工艺用途不一样，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。（3）塑料模：塑料模是塑料成型工艺装备。塑料模约占模具总数35％，而且有继续上升趋势。塑料模主要包含压塑模，挤塑模，注射模，另外还有挤出成型模，泡沫塑料发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。（4）压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶一个特殊制造方法。压铸模约占模具总数6％。（5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。模具所包括工艺繁多，包含机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等很多学科和行业，是一个多学科综合，其复杂程度显而易见。1.3我国模具工业现实状况自20世纪80年代以来，我国经济逐步起飞，也为模具产业发展提供了巨大动力。20世纪90年代以后，大陆工业发展十分快速，模具工业总产值在1990年仅60亿元人民币，1994年增加到130亿元人民币，1999年已达成245亿元人民币，增至260~270亿元人民币。今后预计每年仍会以10℅~15℅速度快速增加。 现在，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有专业模具厂外，其余全部制形式模具厂家，包含集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营模具企业在广东和浙江等省发展得最为快速。比如，浙江宁波和黄岩地域，从事模具制造集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内著名“模具之乡”和最具发展活力地域之一。在广东，一些大集团企业和快速崛起乡镇企业，为了提升其产品市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造投入。比如，科龙，美，康佳和威力等著名集团都建立了自己模具制造中心。中外合资和外商独资模具企业则多集中于沿海工业发达地域，现已经有几千家。在模具工业总产值中，企业自产自用约占三分之二，作为商品销售约占三分之一。其中，冲压模具约占50℅（中国台湾：40℅），塑料模具约占33℅（中国台湾：48℅），压铸模具约占6℅（中国台湾：5℅），其余各类模具约占11（中国台湾：7℅）。中国台湾模具产业成长，分为萌芽期（1961——1981），成长久（1981——1991），成熟期（1991——）三个阶段。萌芽期，工业产品生产设备与技术不停改进。因为纺织，电子，电气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周围厂商（如热处理产业等）逐年增加。在此阶段模具包含：通常民生用具模具，铸造用模具，铸造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。1981年——1991年是台湾模具产业发展最为快速且高度成长时期。有鉴于模具产业对工业发展主要性日益彰显，自1982年起，台湾地域就将模具产业纳入“策略性工业适用范围”，大力推进模具工业发展，以配合相关工业产品外销策略，全力发展整体经济。伴随民生工业，机械五金业，汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐步形成台湾模具工业两大主流。从1985年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等CAD/CAM技术，所以台湾模具业接触CAD/CAM/CAE/CAT技术时间相当早。成熟期，在国际化，自由化和国际分工时尚下，1994年，1998年，由台湾地域政府委托金属中心执行“工业用模具技术研究与发展五年计划”与“工业用模具技术应用与发展计划”，以帮助业界突破发展瓶颈，并支持产业升级，朝向开发高附加值与进口依赖高模具。1997年11月间台湾凭借模具产业实力，取得世界模具协会（ISTMA）认同获准入会，正式成为世界模具协会会员，。整体而言，台湾模具产业在这一阶段发展，伴随机械性能，加工技术，检测能力提升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供给对象已由传统民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型塑料射出及精密铸造等模具。1.4世界五大塑料生产国产能情况

美国塑料(原料)产量多年来一直雄居各国之首。早在80年代前期，美国塑料产量就已达万吨之多，1986年增至23l0万吨，占全球总产量8100吨28.5％，今后美国塑料产量继续展现稳定增加之势，1988年、1990年、1992年、1994年、1996年和1998年分别增加到2710万吨、2810万吨、3010万吨、3410万吨、4000万吨和4360万吨，占世界总产量百分比从1996年起提升到30％以上。美国塑料产量为4170万吨，其中以聚乙烯为最多，达1500多万吨。其次分别是氯乙烯650万吨、聚丙烯720万吨、聚苯乙烯对酞酸脂320万吨、聚苯乙烯280万吨。国内塑料消费量(产量+进口量一出口量)，美国也是全球最多。美国全部塑料消费量为4280万吨。美国人均塑料消费量也是很高，为159千克，略减为155千克，居全球第3位。美国现有各种大小塑料企事业单位1万多家，其中职员人数少于50人占总数53％，50~l00人占21％，100~500人占23％，超出500人占近4％，职员总数近90万人。在美国塑料制品加工业就职人数达110万，出货金额为2150亿美元，人均出货金额为195美元。

德国是世界最大塑料(原料)生产国之一，上世纪90年代初1991年、1992年和1993年，德国塑料产量都为990多万吨，1994年增达超出1000万吨1110万吨．1998年达近1300万吨，1999年为近1400万吨，增至1550万吨，超出日本为世界第2大塑料生产国，上升为1580万吨，已过1600万吨。德国生产种种塑料原料中，聚乙烯为285万吨(低密度聚乙烯160万吨，高密度聚乙烯125万吨)，氯乙烯175万吨，聚丙烯160万吨。德国国内塑料消费量为1280万吨，其中聚乙烯265万吨，聚丙烯155万吨．氯乙烯152万吨。德国人均塑料消费量为160千克，在世界上仅少于比利时172千克，高于美国155千克，排在世界第2位。德国塑料制品加工业职员总计有近30万人，出货金额为360亿美元，人均126美元。德国塑料制品加工企业中职员少于50人占44％，50~100人占28％，100~500人占25％，500人以上占4％。

中国塑料工业多年连续高速增加，1991年产量仅为250万吨，1995年增为350万吨，1998年超出700万吨，到已增达约1400万吨，超出日本而成为世界第3大塑料原料生产国。中国今年塑料制品市场将连续走强，在包装、工程、建材、农用和日用塑料制品等各个领域都将有较大幅度增加，需求量将超出2500万吨。其中包装塑料制品今年需求量将超出850万吨，工程塑料制品需求量将达400万吨左右，建材塑料制品需求量将达300万吨以上，农用塑料制品需求量将在500万吨左右，日用塑料制品需求量约为80万吨左右。

日本在很长时期内都是仅次于美国世界第2大塑料生产国。一直到1997年，日本塑料产量曾经连续多年增加，年产量在70年代中期就已达500多万吨，1987年突破1000万吨，1991年达约1300万吨，1992年和1993年因受日本经济下滑影响，产量略有降低，分别降至1258和1225万吨。从1994年起产量再度增加，1994年、1995年和1996年分别回升到1300万吨、1400万吨和1470万吨，1997年产量又比上年增加3.7％，达成1521万吨，首次超出1500万吨。但这种增势在1998年受到遏制，产量大幅度降低。1998年，日本塑料产量为1390万吨，比上年降低了8.7％。1999年和日本塑料产量分别回升到1432万吨和1445万吨，但仍远未恢复到1997年水平。和日本塑料产量再度下降至1400万吨以下1364万吨和1361万吨。日本塑料(原料)产量减为1361万吨。而中国则增为1366万吨，日本又退居第4位。

韩国塑料产量增加十分快速，1986年超出200万吨，1990年增达300万吨，1992年突破500万吨，1994年、1996年和1997年分别上升到600多万吨、700多万吨和800多万吨，1998年产量增至850万吨，1999年突破900万吨，达1200万吨，跻身于世界5大塑料生产国之列。韩国塑料原料产品中以聚乙烯居首，产量为340万吨(低密度聚乙烯160万吨，高密度聚乙烯180万吨)，聚丙烯以238万吨排在第2位，其次分别是聚酯161万吨、氯乙烯124万吨、ABS·AS树脂86万吨、聚苯乙烯77万吨。韩国国内塑料消费量420万吨，只相当于产量1/3略高。人均塑料消费量为106千克，韩国塑料制品加工业职员总数为3.1万人，出货金额为85亿美元，人均276美元。

塑料产量位居世界前10名国家和地域还有法国660万吨、比利时600万吨、中国台湾598万吨、加拿大432万吨和意大利385万吨(均为产量)。1.5我国模具技术现实状况及发展趋势20世纪80年代开始，发达工业国家模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立工业部门，其产值已超出机床工业产值。改革开放以来，我国模具工业发展也十分快速。近年来，每年都以15％增加速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步投入力度，将技术进步作为企业发展主要动力。另外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术研究与开发。模具行业快速发展是使我国成为世界超级制造大国主要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业快速发展，成为模具制造强国。中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提升。在大型模具方面已能生产48"（约122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产摄影机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年努力，在模具CAD/CAE/CAM技术，模具电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提升模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。尽管我国模具工业有了长足进步，部分模具已达成国际先进水平，但不论是数量还是质量仍满足不了国内市场需要，每年仍需进口10多亿美元各类大型，精密，复杂模具。与发达国家模具工业相比，在模具技术上仍有不小差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不停技术创新，以缩小与国际先进水平距离。（1）重视开发大型，精密，复杂模具；伴随我国轿车，家电等工业快速发展，成型零件大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。（2）加强模具标准件应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提升模具制造质量。所以，模具标准件应用必将日渐广泛。（3）推广CAD/CAM/CAE技术；模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展一个主要里程碑。实践证实，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造发展方向，可显著地提升模具设计制造水平。（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；伴随先进制造技术不停出现，模具制造水平也在不停地提升，基于快速成形快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中取得更为广泛应用。2注塑件设计2.1功效设计 功效设计是要求塑件应具备满足使用目标功效,并达成一定技术指标.该塑件是日用具,承受外力几率不大,如冲击载荷,振动,摩擦等情况比较少;塑件工作温度是室温,这使得在材料选择时对热变形温度,脆化温度,分解温度要求降低;作为一个日用具,生产批量应该是大批大量生产,这么,就必须考虑生产成本和模具寿命,在材料选择时要综合各种原因;另外,塑料都会老化,作为一个光学用具,还要考虑到材料光氧化等问题.2.2材料选择 通常,选择塑件材料依据是它所处于工作环境及使用性能要求,以及原材料厂家提供材料性能数据.对于常温工作状态下结构件来说,要考虑主要是材料力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等.该塑件对材料要求首先必须是透光性好,其次才是成型难易和经济性问题,以下是对几个透光性能很好材料性能对比，如表2-1所表示。+表2-1材料特征塑料名称PSPCPMMA拉伸强度/MPa51.966~72——弯曲强度/MPa11095~113——断裂伸长率/%280~100——落球冲击强度J/m16422——洛氏硬度（M）11582101氧指数（OI）18.124.917.3热变形温度/℃85134100维卡软化点/℃105153120马丁耐热温度/℃——112——体积电阻率/·cm10~102.1×1010~10吸水率%0.050.131.19透光度/%88~929393雾度%30.90.9折射率1.5921.5861.492价格（元/吨）1150~123033000~4100019500~20700 和机械加工一样要考虑到加工工艺问题，模具成型也要考虑到材料注塑特征，在各特点都相差无几情况下，好成型特征是选择材料主要标准，以下是三种材料性能和成型特征比较，如表2-2所表示。表2-2材料性能和成型特征比较塑料品种性能特点成型特点模具设计注意事项使用温度主要用途聚苯乙烯（非结晶型）透明性好，电性能好，抗拉强度高，耐磨性好，质脆，抗冲击强度差，化学稳定性教好成型性能好，成型前可不干燥，但注射时应预防溢料，制品易产生内应力，易开裂因流动性好，适宜用点浇口，但因热膨胀大，塑件中不宜有嵌件—30℃~装饰制品，仪表壳，绝缘零件，容器，泡沫塑料，日用具等有机玻璃（非结晶型）透光率最好，质轻坚韧，电气绝缘性好/但表面硬度不高，质脆易开裂，化学稳定性很好，但不耐无机酸，易溶于有机溶剂流动性差，易产生流痕，缩孔，易分解，透明性好，成型前要干燥，注射时速度不能太高合理设计浇注系统，便于充型，脱模斜度尽可能大，严格控制料温与模温，以防分解收缩率取0.35℅〈80透明制品，如窗玻璃，光学镜片，灯罩等聚碳酸酯（非结晶型）透光率较高，介电性能好，吸水性小，力学性能好，抗冲击，抗蠕变性能突出，但耐磨性差，不耐碱，酮，酯耐寒性好，熔融温度高，黏性大，成型前需干燥，易产生残余应力，甚至裂纹，质硬，易损模具，使用性能好尽可能使用直接浇口，减小流动阻力，塑料要干燥，不宜采取金属嵌件，脱模斜度〉2•〈130℃脆化温度为—在机械上做齿轮，凸轮，蜗轮，滑轮等，电机电子产品零件，光学零件等以上性能分析对比中看出,在透光度方面三种材料相差不大，成型特征上以聚碳酸酯为好，因为是通常性民用具，所以价格上是需要考虑，我们主要要求是价格和透光度,其它如拉伸强度,断裂伸长率等则是次要考虑指标(这由塑件工作环境决定),最终选定PS为塑件材料.因为除了质脆和抗拉强度不如其它两种材料外，它所拥有特征符合我们塑件要求，但这些不是我们主要考虑。2.3结构设计图2-1原始零件图塑料制件结构工艺性是指塑件结构对成型工艺方法适应性.在塑料生产过程中,首先成型会对塑件结构,形状,尺寸精度等诸方面提出要求,方便降低模具结构复杂程度和制造难度,确保生产出价廉物美产品;另首先,模具设计者经过对给定塑件结构工艺性进行分析,搞清塑件生产难点,为模具设计和制造提供依据.2.3.1对塑件修改说明 塑件要求能够放置一对7#电池，安放小灯泡，外接系带，所以要考虑到电池和灯泡固定，开关安放问题，关于零件造型图如图2-3所表示，详细结构可参考零件图纸。（1）外型轮廓；原零件2D图心型曲线不规则,如图2-1和2-2所表示。在用PRO/E造型时总会造成曲面不能加厚问题,用修剪曲面方法即使能处理加厚问题,但整个塑件也不规则,给后续工作带来不便.所以在确保基本外型前提下对尺寸做了修改,目标是为了造型。（2）结构；原图形有两个小而薄吊耳,且置于塑件外端,考虑到全部PS料硬而脆,这会使得两个吊耳极易损坏,所以,改两个吊耳为一个,设计吊耳,开关,灯泡在塑件中心位置,如图2.2所表示,这么起到吊挂作用又不易损坏.设计凹槽使两半灯罩配合,设置了三个锁位加强.最终确定尺寸如图2.2所表示。2.3.2壁厚图2-2原始零件图各种塑件,不论是结构件还是板壁,依照使用要求具备一定厚度,以确保其力学强度.通常地说,在满足力学性能前提下厚度不宜过厚,不但能够节约原材料,降低生产成本,而且使塑件在模具内冷却或固化时间缩短,提升生产率;其次可防止因过厚产生凹陷,缩孔,夹心等质量上缺点.以下是PS壁厚推荐值:最小壁厚mm 小型件壁厚mm 中型件壁厚mm 大型件壁厚mm0.75 1.25 1.6 3.2~5.4该塑件属于中小型件,从图上看,塑件边缘壁很厚,达成5MM,壳体取中型件壁厚1.6,这么使得整个塑件壁厚是不均匀,但若减小边缘壁厚,则对塑件推出不利,而且有可能使电池不能安装.边缘壁厚可用来放置推杆或推板。2.3.3脱模斜度因为塑件成型时冷却过程中产生收缩,使其紧箍在凸模或型芯上,为了便于脱模,预防因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损,与脱模方向平行塑件内,外表面都应具备合理斜度.以下是PS脱模斜度推荐值:制件外表面 制件内表面35′~1.35°30′~1°塑件内表面在造型时就有弧度,假如要有脱模斜度就是在凹槽和锁位处,这不但对脱模图2-3修改后产品零件图有好处，而且能够愈加好锁紧。 2.3.4加强肋 塑件上适当设置加强肋能够预防塑件翘曲变形；沿着物料流动方向加强肋还能降低充模阻力，提升融体流动性，防止气泡，缩孔和凹陷等现象产生。在该塑件中加强肋起到引导物料流动作用同时又对电池进行定位，高度比分型面低1MM，脱模斜度取2度，顶部倒圆角，低部倒角R，宽度取0.5T。通常加强肋设计标准为高度低（过高时轻易在弯曲和冲击负荷作用下受损），宽度小，而数量多为好（塑件形状所允许情况下）。2.3.5圆角 塑件上各处轮廓过分和壁厚连接处，通常采取圆角连接，有特殊要求时才采取尖角结构。尖角轻易产生应力集中，在受力或受冲击载荷时会发生破裂。圆角不但有利于物料充模，同时也有利于融料在模具型腔内流动和塑件脱模。圆角取值与应力集中关系遵照R/T函数关系，当R/T=0.6以后应力集中变缓解，该塑件大部分圆角取R1，较大值取到R3。加强肋圆角半径值关系如表2-3所表示。表2-3肋圆角半径值关系表肋高度/mm6.56.5~1313~19＞19圆角半径/mm0.8~1.51.5~3.02.5~5.03~6.5塑件上其它特征还有如孔，螺纹，嵌件，铰链，文字和花纹等，各个特征都有其设计标准和特殊功效，因为该塑件没有包括，所以就不一一介绍2.4塑件尺寸精度及表面质量2.4.1尺寸精度 （1）尺寸精度选择；塑件尺寸精度是决定塑件制造质量首要标准，然而，在满足塑件使用要求前提下，设计时总是尽可能将其尺寸精度放低一些，方便降低模具加工难度和制造成本。对塑件精度要求，要详细分析，依照装配情况来确定尺寸公差，该塑件是通常民用具，所以精度要求为通常精度即可，不过因为要确保两半壳体闭合，所以在凹槽和锁位处应该对精度要求高些，对其要有公差配合要求，应选择高精度。依照精度等级选取表，PS高精度为2级，通常精度为3级。依照塑件尺寸公差表，在公称尺寸在100~120范围内，取MT2B级公差数值为0.52mm，MT3B级公差数值为0.78（2）尺寸精度组成及影响原因；制品尺寸误差组成为： =+++（2—1）式中——制件总成型误差；——塑料收缩率波动所引发误差；——模具成型零件制造精度所引发误差；——模具磨损后所引发误差；——模具安装，配合间隙引发误差；影响塑料制品尺寸精度原因比较复杂，归纳有以下三个方面。（1）模具——模具各部分制造精度是影响制件尺寸精度主要原因。（2）塑料材料——主要是收缩率影响，收缩率大尺寸精度误差就大。（3）成型工艺——成型工艺条件改变直接造成材料收缩，从而影响尺寸精度。2.4.2塑件表面质量表面质量是一个相当大概念，包含微观几何形状和表面层物理-力学性质两方面技术指标，而不是单纯表面粗糙度问题。塑件表观缺点是其特有质量指标，包含缺料，溢料与飞边，凹陷与缩瘪，气孔，翘曲等。模具腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度决定性原因，通常要比塑件高出一个等级。该塑件要求对型腔抛光，所以对粗糙度要求比较高，查表得PS抛光后顺纹路方向表面粗糙度为0.02m，垂直纹路方向表面粗糙度为0.263注塑成型准备3.1注塑成型工艺介绍注塑成型是利用塑料可挤压性与可模塑性，首先将涣散粒状或粉状成型物料从注塑机料斗送入高温机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流状态熔体，然后在柱塞或螺杆高压推进下，以很大流速经过机筒前端喷嘴注射进入温度较低闭合模具中，经过一段时间保压冷却以后，开启模具便能够从模腔中脱出具备一定形状和尺寸塑料制件。通常分为三个阶段工作。图3-1注塑成型压力—时间曲线（1）物料准备；成型前应对物料外观色泽、颗粒情况，有没有杂质等进行检验，并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标。对于吸湿性强塑料，应依照注射成型工艺允许含水量进行适当预热干燥，若有嵌件，还要知道嵌件热膨胀系数，对模具进行适当预热，以防止收缩应力和裂纹，有塑料制品还需要选取脱模剂，以利于脱模。（2）注塑过程；塑料在料筒内经过加热达成流动状态后，进入模腔内流动可分为注射，保压，倒流和冷却四个阶段，注塑过程能够用如图所表示3.1所表示。图中T0代表螺杆或柱塞开始注射熔体时刻；当模腔充满熔体（T=T1）时，熔体压力快速上升，达成最大值P0。从时间T1到T2，塑料仍处于螺杆（或柱塞）压力下，熔体会继续流入模腔内以填补因冷却收缩而产生空隙。因为塑料仍在流动，而温度又在不停下降，定向分子（分子链一端在模腔壁固化，另一端沿流动方向排列）轻易被凝结，所以这一阶段是大分子定向形成主要阶段。这一阶段时间越长，分子定向程度越高。从螺杆开始后退到结束（时间从T2到T3），因为模腔内压力比流道内高，会发生熔体倒流，从而使模腔内压力快速下降。倒流一直进行到浇口处熔体凝结时为止。其中，塑料凝结时压力和温度是决定塑料制件平均收缩率主要原因。（3）制件后处理；因为成型过程中塑料熔体在温度和压力下变形流动非常复杂，再加上流动前塑化不均匀以及充模后冷却速度不一样，制件内经常出现不均匀结晶、取向和收缩，造成制件内产生对应结晶、取向和收缩应力，脱模后除引发时效变形外，还会使制件力学性能，光学性能及表观质量变坏，严重时会开裂。故有塑件需要进行后处理，惯用后处理方法有退火和调湿两种。退火是为了消除或降低制件成型后残余应力，另外，退火还能够对制件进行解除取向，并降低制件硬度和提升韧性，温度通常在塑件使用温度以上10~20度至热变形温度以下10~20度之间；调湿处理是一个调整制件含水量后处理工序，主要用于吸湿性很强、而且又轻易氧化聚酰胺等塑料制件.调湿处理所用加热介质通常为沸水或醋酸钾溶液（沸点为121℃，加热温度为100～121℃，保温时间与制件厚度关于，通常取2～9小时。3.2注塑成型工艺条件1）温度；注塑成型过程中需要控制温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。喷嘴温度通常略微低于料筒最高温度，以预防熔料在直通式喷嘴口发生“流涎现象”；模具温度通常经过冷却系统来控制；为了确保制件有较高形状和尺寸精度，应防止制件脱模后发生较大翘曲变形，模具温度必须低于塑料热变形温度。PS料与温度经验数据如表3-1所表示。表3-1温度经验数据料筒温度/℃喷嘴温度/℃模具温度/℃热变形温度/℃后段中段前段1.82MPA0.45MPA150~210170~230190~250240~2505~7565~96——2）压力；注射成型过程中压力包含注射压力，保压力和背压力。注射压力用以克服熔体从料筒向型腔流动阻力，提供充模速度及对熔料进行压实等。保压力大小取决于模具对熔体静水压力，与制件形状，壁厚及材料关于。对于像PS流动性好料，保压力应该小些，以防止产生飞边，保压力可取略低于注射压力。背压力是指注塑机螺杆顶部熔体在螺杆转动后退时所受到压力，背压力除了可驱除物料中空气，提升熔体密实程度之外，还能够使熔体内压力增大，螺杆后退速度减小，塑化时剪切作用增强，摩擦热量增大，塑化效果提升，依照生产经验，背压使用范围约为3.4~27.5MPA。3）时间；完成一次注塑成型过程所需要时间称为成型周期。包含注射时间，保压时间，冷却时间，其余时间（开模，脱模，涂脱磨剂，安放嵌件和闭模等），在确保塑件质量前提下尽可能减小成型周期各段时间，以提升生产率，其中，最主要是注射时间和冷却时间，在实际生产中注射时间通常为3~5秒，保压时间通常为20~120秒，冷却时间通常为30~120秒（这三个时间都是依照塑件质量来决定，质量越大则对应时间越长）。确定成型周期经验数值如表3-2所表示。表3-2成型周期与壁厚关系制件壁厚/mm成型周期/s制件壁厚/mm成型周期/s0.5102.5351.0153.0451.5223.5652.0284.085经过上面经验数据和推荐值，能够初步确定成型工艺参数，因为各个推荐值有差异，而且有与实际注塑成型时参数设置也不一致，结合二者合理原因，初定制品成型工艺参数如表3-3所表示。表3-3制品成型工艺参数初步确定特征 内容 特征 内容注塑机类型螺杆式螺杆转速（r/min）48喷嘴形式直通式模具温度50喷嘴温度(℃)230后段温度(℃)150~210中段温度(℃)170~230前段温度(℃)190~250注射压力MPa90保压力MPa80注射时间s1.5保压时间s5冷却时间s20其余时间s3成型周期s30成型收缩(%)0.6干燥温度(℃)60~80干燥时间(℃)1~3后处理温度70℃3.3注塑机选择3.3.1注塑机介绍1956年制造出世界上第一台往复螺杆式注塑机,这是注塑成型工艺技术一大突破,现在注塑机加工塑料量是塑料产量30%;注塑机产量占整个塑料机械产量50%.成为塑料成型设备制造业中增加最快,产量最多机种之一.注塑机分类方式很多,现在还未形成完全统一标准分类方法.惯用说法有:（1）按设备外形特征分类:卧式,立式,直角式,多工位注塑机；（2）按加工能力分类:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑机。另外还有按用途分类和按合模装置特征分类,但日常生活中用较少。3.3.2注塑机基本参数注塑机主要参数有公称注射量,注射压力,注射速度,塑化能力,锁模力,合模装置基本尺寸,开合模速度,空循环时间等.这些参数是设计,制造,购置和使用注塑机主要依据.(1)公称注塑量；指在对空注射情况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注射装置所能达成最大注射量,反应了注塑机加工能力.(2)注射压力；为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够压力,我们将这种压力称为注射压力.(3)注射速率；为了使熔料及时充满型腔,除了必须有足够注射压力外,熔料还必须有一定流动速率,描述这一参数为注射速率或注射时间或注射速度.惯用注射速率如表3-4所表示。表3-4注射量与注射时间关系注射量/CM12525050010004000600010000注射速率/CM/S12520033357089013301600注射时间/S11.251.51.752.2533.755(4)塑化能力；单位时间内所能塑化物料量.塑化能力应与注塑机整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器空循环时间长,则不能发挥塑化装置能力,反之则会加长成型周期.(5)锁模力；注塑机合模机构对模具所能施加最大夹紧力,在此力作用下模具不应被熔融塑料所顶开.(6)合模装置基本尺寸；包含模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板行程,模具最大厚度与最小厚度等.这些参数要求了机器加工制件所使用模具尺寸范围.(7)开合模速度；为使模具闭合时平稳,以及开模,推出制件时不使塑料制件损坏,要求模板在整个行程中速度要合理,即合模时从快到慢,开模时由慢到快在到停.(8)空循环时间；在没有塑化,注射保压,冷却,取出制件等动作情况下,完成一次循环所需时间.3.3.3选择（1）由公称注射量选定注射机由注射量选定注射机.由PRO/E建模分析得（材料密度取）:总体积V=49.3cm；总质量M=56.5g；流道凝料V’=0.5V (流道凝料体积(质量)是个未知数,依照手册取0.5V(0.5M)来估算,塑件越大则百分比能够取越小)；实际注射量为:V=49.3×1.5=73.95cm；实际注射质量为M=1.5M=56.5×1.5=84.75g；依照实际注射量应小于0.8倍公称注射量标准,即：0.8V≧V（3—1）V=V/0.8=79.35÷0.8=92.44cm；（2）由锁模力选定注射机FF=A·P （3—2）=2·P=2××30×10=569.91（KN）式中F注射机锁模力（N）； A塑件和浇注系统在分型面上投影面积之和；P型腔压力，取P=30MP；D取是塑件平均直径，D==110.5，D110mm；结合上面两项计算，初步确定注塑机为表3-5所表示，查国产注射机主要技术参数表取SZ-160/1000,主要技术参数以下。表3-5国产注射机SZ-160/1000技术参数表特征内容特征内容结构类型卧拉杆内间距(mm)360×260理论注射容积（cm）179移模行程(mm)280螺杆(柱塞)直径(mm)44最大模具厚度(mm)360注射压(MP)132最小模具厚度(mm)170注射速率(g/s)110锁模形式(mm)液压塑化能力(g/s)10.5模具定位孔直径(mm)120螺杆转速(r/min)10~150喷嘴球半径(mm)10锁模力(KN)1000喷嘴口直径----3.4注射机校核3.4.1为确保塑件质量，注塑模一次成型塑件质量（包含流道凝料质量）应在公称注塑量35%~75%范围内，最大可达80%，最小大于10%。为了确保塑件质量，充分发挥设备能力，选择范围通常在50%~80%。V=73.95cm；V＝179cm； =41.3% 满足要求。3.4.2在确定了型腔压力和分型面面积之后，能够按下式校核注塑机额定锁模力：F＞KA·P（3—3）＞1.2×2××30×10＞683.892KN满足要求。式中F注塑机额定锁模力：1000KN；K安全系数，通常取1.1~1.2，取K=1.2；3.4.3由3.2.3初定成型周期为30秒计算，实际要求塑化能力为即：=2.465（g/s），小于注塑机塑化能力10.5（g/s），说明注射机能完全满足塑化要求。3.4.4在实际生产过程中，模具主流道衬套始端球面半径R2取比注射机喷嘴球面半径R1大1~2mm，主流道小端直径D取比注射机喷嘴直径d大0.5~1mm，如图3.2所表示，以预防主流道口部积存凝料而影响脱模，所以，注射机喷嘴尺寸是标准，模具制造以它为准则。 3.4.5定位圈尺寸校核注塑机固定模板台面中心有一要求尺寸孔，称之为定位孔。注塑模端面凸台径向尺寸须与定位孔成间隙配合，便于模具安装，并使主流道中心线与喷嘴中心线相重合。模具端面凸台高度应小于定位孔深度。3.4.6注塑模外形尺寸应小于注塑机工作台面有效尺寸。模具长宽方向尺寸要与注塑机拉杆间距相适应，模具最少有一个方向尺寸能穿过拉杆间空间装在注塑机工作台面上。3.4.7模具厚度必须满足下式：HHH（3—4）满足要求。式中H——所设计模具厚度301mm；H——注塑机所允许最小模具厚度170mm；H——注塑机所允许最大模具厚度360mm；3.4.8注塑机动模板，定模板台面上有许多不一样间距螺钉孔或“T”形槽，用于安装固定模具。模具固定安装方法有两种：螺钉固定，压板固定。采取螺钉直接固定时（大型模具惯用这种方法），模具动，定模板上螺孔及其间距，必须与注塑机模板台面上对应螺孔一致；采取压板固定时（中，小模具多用这种方法），只要在模具固定板附近有螺孔就行，有较大灵活性。该模具外形尺寸为300×400属中，小型模具，所以采取压板固定法（通常认为当尺寸在500×500内为中，小模具）。3.4.9所选注塑机为全液压式锁模机构，最大开模行程受模具厚度影响。此时最大开模行程S等于注塑机移动、固定模板台面之间最大距离减去模具厚度。 S≧H+H+（5~10）mm（3—5） 280≧15+67+10 280≧92满足要求。式中S——注塑机移模行程280mm； H——推出距离15mm；H——流道凝料与塑件高度67mm。4模具设计4.1塑料配方说明塑料配方设计是塑料制品成型加工中在加工设备和工艺参数确定之后所必须进行主要步骤,设计水平高低直接关系到塑料制品最终使用性能优劣,也是应用当代技术对塑料进行改性过程,其技术含量极高.一个成功配方产生是多年实践经验与应用高新技术结局.塑料是以高分子聚合物为主要成份,加入一定量添加剂而组成一个混合物,添加剂是由一系列为改变塑料一些性能而添加混合物,通常为填充剂,增塑剂,稳定剂,润滑剂,着色剂等.依照PS特征及使用性能要求,配方中应含有以下添加剂.填充剂——玻璃微珠；PS成型后易产生内应力,添加玻璃微珠使塑料流动性好,残余内应力分布均匀,使光漫反射率为80%~88%。增韧剂——SBS,ABS,EPR；PS冲击性能很差,是一个十分脆材料,增韧改性是必须。光稳定剂——氧化锌；塑料制品在日光或强荧光下，，因为吸收紫外光能量，引发氧化反应，造成聚合物降解，使制品外观或内在性能变坏，这一过程称为光氧化或光老化。润滑剂——硬脂酸及其盐类；对塑料表面去润滑作用,预防塑料在成型加工时黏模,同时提升塑料制品表面光洁度。着色剂——粉红色；在塑料制品中，需要着色大约占80%左右，着色目标有1：增加制品美感，以吸引消费者购置欲望2：提升产品耐候性，主要是经过着色剂防紫外线功效而实现。抗菌剂——磷酸锆系银离子抗菌剂；考虑到该产品人们可能会作为玩具把玩,所以需要做此设计.很多塑料制品表面会滋生致病细菌，与人接触后可能造成如感冒，咽炎，流行性脑膜炎，肺结核等疾病传输。塑料抗菌改性是在树脂中加入抗菌剂，其逸出塑料表面后，可将沾在塑料表面细菌杀死或抑制细菌繁殖，保持本身清洁状态。4.2分型面确实定依照分型面选择标准：（1）便于塑件脱模；（2）在开模时尽可能使塑件留在动模；4-1分型面位置（3）外观不遭到损坏；（4）有利于排气和模具加工方便。结合该产品结构,分型面确定在塑件最大投影面积上.如图4-1所表示。4.3型腔数目确实定 注塑模型腔数目,能够是一模一腔,也能够是一模多腔,在型腔数目确实定时主要考虑以下几个关于原因：（1）塑件尺寸精度；（2）模具制造成本；（3）注塑成型生产效益；（4）模具制造难度。考虑到该塑件是通常日用具,查手册得塑件经济精度推荐4级,这个产品是两个壳件组合,所以初定为一模两腔最合理.排列形式如图4-2所表示。4.4浇口确定 PS料流动性好,可适适用于各种浇口,为了不影响外观,简化模局结构,确定使用侧浇口。4.5模具材料选择 现有模具模架已经标准化,所以在模具材料选择时主要是依照制品特征和使用要求选择合理型腔和型芯材料.怎样合理选择模具钢,是关系到模具质量前提条件,假如选材不妥图4-2型腔排布形式则全部精密加工所投入工时,设备费用将浪费。 在选择模具钢时,首先必须考虑材料使用性能和工艺性能,从使用性能考虑:硬度是主要指标之一,模具在高应力作用下欲保持尺寸不变,必须有足够硬度,当承受冲击载荷时还要考虑折断,崩刃问题,所以韧性也是一主要指标,耐磨性是决定模具寿命主要原因,从PS特征看,这三项指标是必须要满足,另外还有红硬性,抗压屈服强度和抗弯强度和热疲劳能力指标。 从工艺性能考虑:要热加工工艺好,加工温度范围宽,冷加工性能如切削,铣削,抛光等加工性能好,另外还要考虑淬透性和淬硬性,热处理变形和氧化脱碳等性能.另外从经济考虑,要求材料起源广,价格低。 查手册选择模仁材料是4Cr13.属马氏体类型不锈钢,该钢机械加工性能很好,经热处理(淬火及回火)后,具备优良耐腐蚀性能,抛光性能,较高强度和耐磨性,适于制造承受高负荷,高耐磨及在腐蚀介质作用下塑料模具,透明塑料制品模具等.关于参数以下:物理性能。临界温度（℃）AC1：820；AC3：1100；线膨胀系数：10.5(在20~100℃热导率：27.6W.(M.K)-1(在20℃弹性模量（MP）210000~223500(20℃左右) 4.6浇注系统设计 注塑模浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止塑料熔体流动通道，它由主流道，分流道，冷料穴和浇口组成。它向型腔中传质，传热，传压情况决定着塑件内在和外表质量，它布置和安排影响着成型难易程度和模具设计及加工复杂程度，所以浇注系统是模具设计中主要内容之一。4.6.1主流道 主流道是连接注塑机喷嘴与分流道一段通道，通常和注塑机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，有一定锥度，目标是便于冷料脱模，同时也改进料流速度，因为要和注塑机相配，所以其尺寸与注塑机关于，如图所表示：主要参数：锥角=3°； 内表面粗糙度Ra=0.63 ； 小端直径D=d+(0.5~1)mm；半径R=R+(1~2)mm ； 材料T8A； 因为主流道要与高温塑料熔体和喷嘴重复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸主流道浇口套，方便选取优质钢材单独加工和热处理。4.6.2分流道分流道是主流道与浇口之间通道，通常开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道长度取决于模具型腔总体布置和浇口位置，分流道设计应尽可能短，以降低压力损失，热量损失和流道凝料。惯用分流道断面尺寸推荐如表4-1所表示。表4-1流道断面尺寸推荐值塑料名称分流道断面直径mm塑料名称分流道断面直径mmABS，AS聚乙烯尼龙类聚甲醛丙烯酸抗冲击丙烯酸醋酸纤维素聚丙烯异质同晶体4.8~9.51.6~9.51.6~9.53.5~108~108~12.55~105~108~10聚苯乙烯软聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯热塑性聚酯聚苯醚聚砜离子聚合物聚苯硫醚3.5~103.5~106.5~166.5~8.03.5~8.06.5~106.5~102.4~106.5~13 分流道断面形状有圆形，矩形，梯形，U形和六角形。要降低流道内压力损失，希望流道截面积大，表面积小，以减小传热损失，所以，能够用流道截面积与周长比值来表示流道效率，其中圆形和正方形效率最高，但正方形流道凝料脱模困难，所以通常是制成梯形流道。在该模具上取圆形断面形状，直径为6mm。4.6.3冷料穴 冷料穴通常位于主流道对面动模板上，或处于分流道末端，其作用是存放料流前端冷料，预防冷料进入型腔而形成冷接缝，另外，开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出，冷料穴尺寸图4-3冷料穴尺寸宜稍大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径，冷料穴尺寸如图4-3所表示：4.6.4浇口 浇口是连接分流道与型腔一段细短通道，它是浇注系统关键部分，浇口形状，数量，尺寸和位置对塑件质量影响很大，浇口主要作用有两个，一是塑料熔体流经通道，二是浇口适时凝固可控制保压时间。浇口类型有很多，有点浇口，侧浇口，直接浇口，潜伏式浇口等，各浇口应用和尺寸按塑件形状和尺寸而定，该模具采取侧浇口，其有以下特征:=1\*GB3①形状简单，去除浇口方便，便于加工，而且尺寸精度轻易确保；=2\*GB3②试模时如发觉不妥，轻易及时修改；=3\*GB3③能相对独立地控制填充速度及封闭时间；=4\*GB3④对于壳体形塑件，流动充填效果较佳。(1)侧浇口深度尺寸H确实定H=nt=0.6×1.6=0.96mmn塑料系数PS料取0.6；t塑件在浇口位置处壁厚，该设计取壳体中间壁厚t=1.6(经验数据表明，H取值范围在0.5~2.0mm之间，若按浇口处壁厚计算则H=0.6×5=3mm,超出了经验值，而且因为浇口是易磨损部位，所以开始时取小值是有好处，这有利于以后修模)(2)侧浇口宽度尺寸W确实定W=（4-1）A型腔一侧表面积:A=V/t；V浇注体积：V=53.9×10mm；t取平均壁厚=3.3mm取3mm。W===2.68取3mm浇口尺寸如图4-3所表示：4.6.5剪切速率校核 生产实践表明，当注射模主流道和分流道剪切速率R=5×10~5×10S、浇口剪切速率R=10~10S时，所成型塑件质量最好。对通常热塑性塑料，将以上推荐剪切速率值作为计算依据，可用以下经验公式表示： R= （4-2） 式中q——体积流量（CM/S）；R——浇注系统断面当量半径（CM）。（1）主流道剪切速率校核Q=0.8Q /T =73.95÷1.5=49.3（CM/S） T注射时间，T=1.5（S）；R==0.27（CM）R主流道平均当量截面半径；d主流道小端直径，d=0.4（CM）；d主流道大端直径，d=0.68（CM）R===2.63×10S（2）分流道剪切速率校核第一级分流道：Q===27（CM/S）R=0.3（CM） R===1.05×10S 第二级分流道：Q=（CM/S）因为当量半径和第一级，相同所以，R=R/25×10S（3）浇口剪切速率校核 R===1.42×10SQ=Q=13.5（cm/s）；浇口面积S=1×3=3mm,当量面积S=R取R=1mm。从以上计算结果看，流道与浇口剪切速率值都落在合理范围内，证实流道与浇口尺寸取值是合理。4.7模架确实定4.7.1型腔壁厚和底版厚度计算在注塑成型过程中，型腔主要承受塑料熔体压力，所以模具型腔应该具备足够强度和刚度。假如型腔壁厚和底版厚度不够，当型腔中产生内应力超出型腔材料本身许用应力[]时，型腔将造成塑性变形，甚至开裂。与此同时，若刚度不足将造成过大弹性变形，从而产生型腔向外膨胀或溢料间隙。所以，有必要对型腔进行强度和刚度计算，尤其对主要，精度要求高大型塑件型腔，不能仅凭经验确定。 依照大型模具按刚度条件设计，按强度校核；小型模具按强度条件设计，按刚度校核标准：模具结构形式如图4-4所表示：侧壁厚度计算公式：S≧()（4-3）=()=20.91式中C—与型腔深度对型腔侧壁长边边长之比h/L关于系数；查表C=1；图4-4模具结构形式——型腔压力，取30MP；——型腔深度，=40；E——模具材料弹性模量（MP），E取2.1×10；[]——刚度条件，即允许变形量(mm)，取[]=0.04;底板厚度计算公式：≧（）（4-4）=（）=46.02mm——由底板短边与长边边长之比决定系数；查表=0.026；——型腔压力，取30MP；——底版短边长度(mm)，=180；E——模具材料弹性模量（MP），E取2.1×10；[]——刚度条件，即允许变形量(mm)，取[]=0.04;4.7.2模架选取注塑模模架国家标准有两个，即GB/T12556——1990《塑料注射模中小型模架及其技术条件》和GB/T12555——1990《塑料注射模大型模架》。前者适适用于模板尺寸为B×L≤560mm×900mm；后者模板尺寸B×L为（630mm×630mm）～（1250mm×mm）。因为塑料模具蓬勃发展，现在在全国部分地域形成了自己标准，该设计采取龙记标准模架。（1）模仁尺寸确实定因为采取是整体式凹模和整体式凸模，所以模仁大小能够任意制订，模仁所承受力最终是传递到凸、凹模上，从节约材料和见效模具尺寸出发，模仁值取越小越好，但实际中因为要考虑冷却原因，又因为经过模仁冷却系统比经过模仁外部冷却系统效率高，所认为了给冷却系统留有足够空间，该设计取模仁大小为180×302mm（2）凸、凹模尺寸确实定凸、凹模受力作用，其尺寸需要进行强度或刚度校核来确定。依照3.3.3计算结果，只要凹模长边宽度满足12mm就能够达成刚度要求，理论上只要取大于12mm值就满足设计要求，但考虑到导柱和导套、螺钉、冷却水孔等对模架强度、刚度减弱作用，实际生产中都取比理论值大得多值，在本设计中，在长度方向，取模仁到模具边单边宽度为45mm，在宽度方向，取模仁到模具边单边宽度为49mm（实际生产中宽度方向边值通常比长度方向边值大）。所以凸、凹模尺寸为（3）模具高度尺寸确实定 各块板厚度已经标准化，所需要只是选择，怎样选择合理厚度，这里有两个尺寸需要注意： ①凸模底板厚度和凹模底板厚度；在注射成型时型腔中有很大成型压力，当塑件和凝料在分型面上投影面积很大时，若凸模底板厚度不够，则极有可能使模架发生变形或者破坏，所以凸模底板厚度尺寸需要校核才能确定，依照4.7.1知道，厚度满足46可满足要求，为了安全，取底板厚度为50mm，。凹模底板因为是与注塑机工作台接触，所受力传递到工作台上，所以凹模底板厚度一样只要留有走冷却系统空间就能够，该设计取凹模底板厚度为30 ②推板推出距离；在分模时塑件通常是黏结在型芯上，需要推杆或推板推出一定距离才能脱离型芯，该塑件高度为18mm左右，黏结在型芯上尺寸约15mm左右，所以当推出距离为15mm时就能使塑件和型芯分离。假如C板（即模脚）高度太小，则推出距离不够而使塑件不能脱离型芯，如图4- 需要满足关系：H－h1－h2－h3－h＞0H——C板高度；h1——挡销高度；h2——推板厚度；h3推杆固定板厚度；h——推出距离；完成了以上工作，确定模具尺寸为270×400mm，A板厚度70mm，B板厚度80mm，C板厚度图4-5推出距离关系100，为了确保凸、凹模不碰伤，A板和B板之间取1mm为了起吊模具，模具上都设有吊环，关于模具吊环说明见。4.8导向与定位机构注射模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用于动、定模之间开合模导向和脱模机构运动导向。锥面定位机构用于动、定模之间精密对中定位。导柱：国家标准要求了两种结构形式，分为带头导柱和有肩导柱，大型而长导柱应开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向摩擦。若导柱需要支撑模板重量，尤其对于大型、精密模具，导柱直径需要进行强度校核。导套：导套分为直导套和带头导套，直导套装入模板后，应有预防被拔出结构，带头导柱轴向固定轻易。 设计导柱和导套需要注意事项有：1）合理布置导柱位置，导柱中心至模具外缘最少应有一个导柱直径厚度；导柱不应设在矩形模具四角危险断面上。通常设在长边离中心线1/3处最为安全。导柱布置方式常采取等径不对称布置，或不等直径对称布置。2）导柱工作部分长度应比型芯端面高出6~8mm，以确保其导向与引导作用。3）导柱工作部分配合精度采取H7/f7，低精度时可采取更低配合要求；导柱固定部分配合精度采取H7/k6；导套外径配合精度采取H7/k6。配合长度通常取配合直径1.5~2倍，其余部分能够扩孔，以减小摩擦，降低加工难度。4）导柱能够设置在动模或定模，设在动模一边能够保护型芯不受损坏，设在定模一边有利于塑件脱模。4.9顶出系统设计注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具凹模或型芯上脱出，完成脱出塑件装置称为脱模机构，也称顶出机构。脱模机构设计通常遵照以下标准：1）塑件滞留于动模边，方便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。2）因为塑件收缩时包紧型芯，所以推出力作用点尽可能靠近型芯，同时推出力应施于塑件刚性和强度最大部位。3）结构合理可靠，便于制造和维护。本设计使用简单推杆和推管脱模机构，因为该塑件分型面简单，结构也不复杂，采取推简单脱模机构能够简化模具结构，给制造和维护带来方便。在对脱模机构做说明之前，需要对脱模力做个简单计算。4.9.1脱模力计算首先需要对塑件进行理想模型建模，如图4-6所表示：其中A段是塑件凹槽锁位长度，长度为5mm，B段是圆弧形壳体理想建模，长度为10MM，原塑件两端斜率不一致，如图4-6所表示，所以取平均值为脱模斜度。==25.9取26°对建模进行受力分析，如图4-7所表示：F——制件对型芯包紧力（N）；F、F——F垂直和水平分量（N）；图4-6受力建模F′——F反作用力（N）；F——沿凸模表面脱模力（N）；F——沿制件出模方向所需脱模力（N）；——脱模斜度；F=F×cos; F=F′=F×sin; F=F=F×cos;F=(F－F′)cos=(F×cos－F×sin)cos=F×cos(cos－sin)所以，脱模力计算公式为：图4-7受力分析图F=F×cos(cos－sin)（4-5）又F=Lh（4-6）式中L－凸模成型型部分截面周长；h－模被制件包紧部分高度；－制件对凸模单位包紧力，其数值与制件几何特点及塑料性质关于，通常可取8~12MPa;A段：F＝Lh＝Dh=3.14×110×10×5×10×9×10＝15543(N)式中D取是塑件平均直径，D==110.5，取D=110mm。B段：F＝Lh＝Dh＝3.14×55×10×10×10×9×10=15543(N)B段两端截面周长不等，取等效截面周长在中间D=D/2。所以脱模力为：F＝F+F＝F+Fcos(cos－sin)＝15543+15543×0.90×（0.4×0.9-0.44）=16662（N）注：A段脱模斜度为0°，所以A段F=F；B段脱模斜度为26°，需要按前面分析求解。因为制件对型芯力总是妨碍脱模，所以，在(cos－sin)为负时我们取其绝对值。因为以上所计算得只是一腔脱模力，所以总脱模力为：F=2F=2×16662=33324（N）；4.9.2推杆脱模机构 推杆脱模机构是最简单、最惯用一个形式，具备制造简单、更换方便、推出效果好等特点。推杆直接与塑件接触，开模后将塑件推出。 推杆截面形状；可分为圆形，方形或椭圆形等其它形状，依照塑件推出部位而定，最惯用截面形状为圆形；推杆又分为普通推杆和成型推杆两种，前者只是起到将塑件推出作用，后者不但如此还能参加局部成型，所以，推杆使用是非常灵活。1）推杆尺寸计算：本设计采取是推管和推杆推出，在求出脱模力前提下能够对推杆或推管做出初步直径预算并进行强度校核。本设计采取是圆形推杆，圆形推杆直径由欧拉公式简化为：d=k()（4-7）=1.5×()=4.91mmd—推杆直径；；n—推杆数量，n取31（把推管看成推杆）L—推杆长度（参考模架尺寸，估取L=150）；E—推杆材料弹性模量，取E=2.1×10 MPk—安全系数，取k=1.5；F—总脱模力，F=33324（N）；实际推杆尺寸直径为5mm，推管直径为7mm，可见是符合要求。d≥（4-8）＝＝3mm满足强度要求。[]—推杆材料许用压应力,[]=150Mpa。2）推杆固定形式：推杆固定形式有多个，但最惯用是推杆在固定板中形式，另外还有螺钉紧固等形式。3）推出机构导向：当推杆较细或推杆数量较多时，为了预防因塑件反阻力不均匀而造成推杆固定板扭曲或倾斜折断推杆或发生运动卡滞现象，需要在推出机构中设置导向零件，通常称为推板导柱。4）推出机构复位：脱模机构完成塑件顶出后，为进行下一个循环必须回复到初始位置，现在惯用复位形式主要有复位杆复位和弹簧复位。本设计采取弹簧复位机构，弹簧复位机构是一个最简单复位方式。推出时弹簧被压缩，而合模时弹簧回力就将推出机构复位。5）推杆与模体配合：推杆和模体配合性质通常为H8/f7或H7/f7，配合间隙值以熔图4-8推杆安装图料不溢料为标准。配合长度通常为直径1.5~2倍，最少大于15mm，推杆与推杆固定板孔之间留有足够间隙，推杆相对于固定板是浮动，如图4-8所表示。4.9.3推管脱模机构推管又称空心推管。它尤其适适用于圆环形、圆筒形等中心带孔塑件脱模。推管脱模推顶塑件平稳可靠；推管整个周围推顶塑件，使塑件受力均匀，无变形，无推出痕迹；主型芯和型腔可同时设计在动模一侧，有利于提升塑件同轴度等优点。1）推管固定形式：主型芯固定于动模座板，如图所表示：此种结构型芯较长，型芯可作为脱模机构运动导向柱，运动平稳可靠，多用于推出距离不大情况，推管内径与型芯配合，外径与模板配合，通常均采取间隙配合。小直径推管取H8/f8，大直径推管取H8/f7，如图4-9所表示。推管与型芯配合长度为推出行程加3~5mm，故可将推管尾部内径扩大或将型芯尾部减小，以利于减小摩擦阻力。推管与模板配合长度为推管外径0.8~2倍。另外还有。主型芯固定于动模型芯固定板和推管开槽结构，限于篇幅，在此不做叙述。2）推管脱模机构设计关键点：从推管强度和加工角度考虑，推管壁厚应大于1.5mm，细小推管能够作成阶梯形，推管内径和外径在顶出时，不应与型芯或模体摩擦，为此推管内径应大于塑件内径，推管外径应小于塑件外径，如图所表示：推管材料、热处理与表面粗糙度要求与推杆相同，多采取前段局部淬火，其长度大于配合长度和推出形程之和。该设计本考虑了用推件板脱模机构，不过因为该塑件不是规则圆柱体形，而且考虑到还有4个镶件，若采取推件板即使能够让推出平稳，而且不留痕迹，能确保两个配合面平整度，不过，这让模具制造困难，镶件与型芯之间，型芯与推件板之间需要精加工才能确保图4-9推管安装图配合精度，同时型芯固定也会造成精度问题，而且推件板定位精度只是由导柱来决定，但导柱定位精度在0.02~0.062mm之间，0.02mm是PS料排气槽深度，可见，这么定位精度不是很高，当然使用推件板脱模也是可行，只是要另外增设定位机构，如斜面精定位，加凸、凹模上加装精定位块等。4.9.4H0.54L（）（4-9）＝0.54×80×（）＝10.71mm 式中L—推杆对推板作用间距，参考模架取L取80mm（较远处一对推管距离为188mm，考虑到推杆作用，所以取较近一对推杆作为校核）；B—推板宽度，B=160mm；[]模板中心允许最大变形量，[]=0.065mm，[]取1/8塑件推出方向上尺寸公差推出方向上尺寸公差=0.52mm。 模具推板厚度为20 m4.10成型零件工作尺寸计算成型零件工作尺寸是指凹模和凸模直接组成塑件尺寸。凹、凸模工作尺寸精度直接影响塑件精度。该塑件有需要配合地方，所以对尺寸要求比较高，但因为该塑件不是规则圆柱形，其基本线条是由5段圆弧组成，如图4-10所表示：忽略顶尖圆角影响，现在只考虑剩下4段圆弧，因为是对称结构，所以只要确保其中二分之一精度尺寸就能够确保整个塑件在配合处尺寸（即近似把塑件当成两个规则圆柱形组合体）。 成型零件工作尺寸计算方法通常有两种：一个是平均值法，即按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量进行计算；另一个是按极限收缩率、极限制造公差和磨损量进行计算；前一个方法简便，但不适合精密塑件模具设计，后一个复杂，但能很好确保尺寸精度。本设计采取平均值法。4.10.1凹模工作尺寸计算图4-10塑件基本尺寸凹模是成型塑件外形模具零件，其工作尺寸属包容尺寸，在使用过程中凹模磨损会使包容尺寸逐步变大。所以，为了使得模具磨损留有修模余地，以及装配需要，在设计模具时，包容尺寸尽可能取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。模具工作尺寸与塑件尺寸关系如图4-11(a,b,c)所表示：1）凹模径向尺寸计算L=[(1+S)L－]