車燈注射模設(shè)計
車燈注射模設(shè)計,車燈,注射,設(shè)計
本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 25 頁 共 25 頁
摘 要
塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，研究注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。
本設(shè)計介紹了注射成型的基本原理，特別是單分型面注射模具的結(jié)構(gòu)與工作原理，對注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計原則；詳細(xì)介紹了冷流道注射模具澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設(shè)計過程，并對模具強度要求做了說明。
通過本設(shè)計，可以對注塑模具有一個初步的認(rèn)識，注意到設(shè)計中的某些細(xì)節(jié)問題，了解模具結(jié)構(gòu)及工作原理。
關(guān)鍵詞: 塑料模具；參數(shù)化；分型面
Abstract
plastic industry is in the world grows now one of quickest industry classes, but casts the mold is development quick type, therefore, the research casts the mold to understand the plastic product the production process and improves the product quality to have the very big significance.
This design introduced the injection takes shape the basic principle, specially single is divided the profile to inject the mold the structure and the principle of work, to cast the product to propose the basic principle of design; Introduced in detail the cold flow channel injection evil spirit mold pours the system, the temperature control system and goes against the system the design process, and has given the explanation to the mold intensity request; Finally introduced now in the world the most popular three dimensional CAD/CAM system standard software PRO/ENGNEER's PROGRAM module, and led the wrap to the guide pillar to carry on the parametrization design.
Through this design, may to cast the mold to have a preliminary understanding, notes in the design certain detail question, understands the mold structure and the principle of work; Through to the PROGRAM study, may establish the simple components the components storehouse, thus effective enhancement working efficiency.
Keywords The plastic mold the parametrization divides the profile1
目 錄
1 緒論…………………………………………………………………………… 1
1.1 塑料成型模具在加工工業(yè)中的地位…………………………………………… 1
1.2 各種模具的分類和占有量…………………………………………………… １
1.3 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀………………………………………………………… ２
1.4塑料成型模具發(fā)展趨勢……………………………………………… ３
2 軟件簡介………………………………………………………………… ５
2.1 PRO/E簡介…………………………………………………………………… ５
2.2 MASTERCAM簡介……………………………………………………… ５
３ 模型的設(shè)計(CAD)………………………………………………………………… 7
3.１ 3D模型的建立………………………………………………………………… 7
3.2模型的仿型加工……………………………………………………… 7
3.3 零件材料選擇及材料性能……………………………………………………… 8
3.4 塑料注射成型模具的設(shè)計…………………………………………………… 9
3.5澆鑄系統(tǒng)的設(shè)計………………………………………………………11
3.6 成型零部件的設(shè)計…………………………………………………………… 12
結(jié)束語 ……………………………………………………………………………… 19
致謝 ………………………………………………………………………………… 20
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………21
緒論
1.1 塑料成型模具在加工工業(yè)中的地位
模具是利用起特定形狀成型具有一定形狀和尺寸的工具。成型塑料制品的模具叫做塑料模具。
對全面要求是:能生產(chǎn)工具出在尺寸精度,外觀,物理性能等方面均能滿足使用要求的優(yōu)質(zhì)制品。從模具使用角度,要求高效率,自動化,操作簡便,從模具制造角度,要求結(jié)構(gòu)合理,制造容易,成本低廉[1]。
塑料模具影響著塑料制品的質(zhì)量。首先,模具型腔的形狀,尺寸,表面光潔度,分型面,進澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件尺寸和形狀精度以及制品的物理性能,機械性能,電性能,內(nèi)應(yīng)力大小,各向同性,外觀質(zhì)量,表面光潔度,氣炮,凹痕,燒焦,銀紋等都有十分重要的影響。另外,模具對塑料制品的成本也有相當(dāng)?shù)挠绊?。除簡易模具?一般地說制模費用是十分昂貴的,一副優(yōu)良的注射模具可以生產(chǎn)制品百萬件以上,壓制模約能生產(chǎn)二十五萬件。當(dāng)批量不大的時候,模具費用在制品成本中所占比例將會很大,這時應(yīng)盡可能地采用結(jié)構(gòu)合理而簡單的模具,以降低成本。
現(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中合理的加工工藝,高效的設(shè)備,先進的模具是必不可少的三項重要因素,尤其是塑料模具對現(xiàn)實塑料加工工藝的要求,塑料制品使用要求和造型設(shè)計起著重要的作用。高效的全自動的設(shè)備也只能裝上自動化生產(chǎn)的模具才能發(fā)揮其效能,產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提。由于工業(yè)塑件制品和日用塑料制品的品種和產(chǎn)量需求量都很大,要求塑料模具生產(chǎn)不斷向前發(fā)展[2]。
1.2 各種模具的分類和占有量
模具主要類型有：沖模，鍛摸，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上述各種模具都屬于腔型模，因為他們一般都是依靠
三維的模具形腔是材料成型。
（1）沖模：沖模是對金屬板材進行沖壓加工獲得合格產(chǎn)品的工具。沖模占模具總數(shù)的50％以上。按工藝性質(zhì)的不同，沖模可分為落料模，沖孔模，切口模，切邊模，彎曲模，卷邊模，拉深模，校平模，翻孔模，翻邊模，縮口模，壓印模，脹形模。按組合工序不同，沖模分為單工序模，復(fù)合模，連續(xù)模。
（2）鍛模：鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進行體積成型是所用模具的總稱。按鍛壓設(shè)備不同，鍛模分為錘用鍛模，螺旋壓力機鍛模，熱模鍛壓力鍛模，平鍛機用鍛模，水壓機用鍛模，高速錘用鍛模，擺動碾壓機用鍛模，輥鍛機用鍛模，楔橫軋機用鍛模等。按工藝用途不同，鍛模可分為預(yù)鍛模具，擠壓模具，精鍛模具，等溫模具，超塑性模具等。
（3）塑料模：塑料模是塑料成型的工藝裝備。塑料模約占模具總數(shù)的35％，而且有繼續(xù)上升的趨勢。塑料模主要包括壓塑模，擠塑模，注射模，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。
（4）壓鑄模：壓鑄模是壓力鑄造工藝裝備，壓力鑄造是使液態(tài)金屬在高溫和高速下充填鑄型，在高壓下成型和結(jié)晶的一種特殊制造方法。壓鑄模約占模具總數(shù)的6％。
（5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工藝分類粉末冶金模有：壓模，精整模，復(fù)壓模，熱壓模，粉漿澆注模，松裝燒結(jié)模等[3]。
模具所涉及的工藝繁多，包括機械設(shè)計制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學(xué)科和行業(yè)，是一個多學(xué)科的綜合，其復(fù)雜程度顯而易見。
1.3 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀
自20世紀(jì)80年代以來，我國的經(jīng)濟逐漸起飛，也為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了巨大的動力。20世紀(jì)90年代以后，大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)的總產(chǎn)值在1990年僅60億元人民幣，1994年增長到130億元人民幣，1999年已達(dá)到245億元人民幣，2000年增至260到270億元人民幣。今后預(yù)計每年仍會以10℅~15℅的速度快速增長[4]。
目前，我國17000多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)五十多萬。除了國有的專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)，合資企業(yè)，獨資企業(yè)和私營企業(yè)等，都得到了快速發(fā)展。其中，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營企業(yè)多達(dá)數(shù)千家，成為我國國內(nèi)知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東，一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產(chǎn)品的市場競爭能力，紛紛加入了對模具制造的投入。例如，科龍，美的，康佳和威力等知名集團都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家[5]。
在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。其中，沖壓模具約占50℅（中國臺灣：40℅），塑料模具約占33℅（中國臺灣：48℅），壓鑄模具約占6℅（中國臺灣：5℅），其他各類模具約占11（中國臺灣：7℅）。
中國臺灣模具產(chǎn)業(yè)的成長，分為萌芽期（1961——1981），成長期（1981——1991），成熟期（1991——2001）三個階段。
萌芽期，工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù)的不斷改進。由于紡織，電子，電氣，電機和機械業(yè)等產(chǎn)品外銷表現(xiàn)暢旺，連帶使得模具制造，維修業(yè)者和周邊廠商（如熱處理產(chǎn)業(yè)等）逐年增加。在此階段的模具包括：一般民生用品模具，鑄造用模具，鍛造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡膠模具等。
1981年——1991年是臺灣模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長的時期。有鑒于模具產(chǎn)業(yè)對工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯，自1982年起，臺灣地區(qū)就將模具產(chǎn)業(yè)納入“策略性工業(yè)適用范圍”，大力推動模具工業(yè)的發(fā)展，以配合相關(guān)工業(yè)產(chǎn)品的外銷策略，全力發(fā)展整體經(jīng)濟。隨著民生工業(yè)，機械五金業(yè)，汽機車及家電業(yè)發(fā)展，沖壓模具與塑料模具，逐漸形成臺灣模具工業(yè)兩大主流。從1985年起，模具產(chǎn)業(yè)已在推行計算機輔助模具設(shè)計和制造等CAD/CAM技術(shù)，所以臺灣模具業(yè)接觸CAD/CAM/CAE/CAT技術(shù)的時間相當(dāng)早。
成熟期，在國際化，自由化和國際分工的潮流下，1994年，1998年，由臺灣地區(qū)政府委托金屬中心執(zhí)行“工業(yè)用模具技術(shù)研究與發(fā)展五年計劃”與“工業(yè)用模具技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展計劃”，以協(xié)助業(yè)界突破發(fā)展瓶頸，并支持產(chǎn)業(yè)升級，朝向開發(fā)高附加值與進口依賴高的模具。1997年11月間臺灣憑借模具產(chǎn)業(yè)的實力，獲得世界模具協(xié)會（ISTMA）認(rèn)同獲準(zhǔn)入會，正式成為世界模具協(xié)會會員，。整體而言，臺灣模具產(chǎn)業(yè)在這一階段的發(fā)展，隨著機械性能，加工技術(shù)，檢測能力的提升，以及計算機輔助設(shè)計，臺灣模具廠商供應(yīng)對象已由傳統(tǒng)的民用家電，五金業(yè)和汽機車運輸工具業(yè)，提升到計算機與電子，通信與光電等精密模具，并發(fā)展出汽機車用大型鈑金沖壓，大型塑料射出及精密鍛造等模具[6]。
1.4 塑料成型模具發(fā)展趨勢
隨著塑料成型加工機械和成型模具的迅速增長,高效率,自動化,大型,微型,精密,高壽命的模具在整個模具產(chǎn)量中所占比例越來越大。從模具設(shè)計和制造技術(shù)角度來看,模具的發(fā)展趨勢可歸納為以下幾個方面：
1.4.1 加深理論研究
在模具設(shè)計中,對工藝原理的研究越來越深入,模具設(shè)計已經(jīng)由經(jīng)驗設(shè)計階段逐漸向理論計算方面發(fā)展
1.4.2 高效率,自動化
大量采用各種高效率,自動化的模具結(jié)構(gòu),如高效冷卻以縮短成型周期;各種能可靠地自動脫出產(chǎn)品和流道凝料的脫模機構(gòu);熱流道澆鑄系統(tǒng)注射出模具等。高速自動化的塑料成型機械配合先進的模具,對提高生產(chǎn)率,降低成本起了很大的作用。
1.4.3 大型,超小型及高精度
由于塑料應(yīng)用的擴大,塑料制品已應(yīng)用到建筑,機械,電子,儀器,儀表等各個工業(yè)領(lǐng)域,于是出現(xiàn)了各種大型,精密和高壽命的成型模具,為了滿足這些要求,研制了高強度,高硬度,高耐磨性且易加工,熱處理變形小,導(dǎo)熱性能優(yōu)異的制模材料。
1.4.4 革命模具制造工藝
為了更新產(chǎn)品花色品種和適應(yīng)小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)要求,除了大力發(fā)展高強度,高耐磨性的材料外,同時又重視簡易制模工藝研究。
1.4.5 標(biāo)準(zhǔn)化
開展模具標(biāo)準(zhǔn)化工作,使模板,導(dǎo)柱等通用零件標(biāo)準(zhǔn)化,商品化,以適應(yīng)大規(guī)模地成批生產(chǎn)塑料成型模具。
1.4.6 開發(fā)計算機輔助設(shè)計和輔助制造(CAD/CAM)
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,計算機已廣泛應(yīng)用于模具工業(yè),在注射成型系統(tǒng)中,針對每一個環(huán)節(jié)都可以將計算機作為輔助工具而加入.構(gòu)成該環(huán)節(jié)的CAD或CAM或CAE,下面分別介紹：
(1) 塑件設(shè)計
塑件的設(shè)計包括塑件結(jié)構(gòu),尺寸,精度,表面,性能等方面的設(shè)計.塑件設(shè)計方面的計算機輔助技術(shù)有：塑件CAD;塑料,輔料,輔件選擇的專家系統(tǒng)。
(2) 注射機的使用
常見注射機使用方面的計算機輔助技術(shù)有:注射機選專家系統(tǒng);注射機鼓掌診斷系統(tǒng)。
(3) 注射模使用狀況的好壞直接影響到注射質(zhì)量
在對于高技術(shù)注射模來說,都要對注射模在使用過程中進行監(jiān)控或?qū)ψ⑸淠５姆勰M仿真,由此知道注射模的工作狀況。
(4) 注射工藝
注射工藝方面的計算機輔助技術(shù)有:注射工藝制定的專家系統(tǒng);塑件質(zhì)量故障診斷。
(5) 注射模設(shè)計
注射模設(shè)計主要完成注射模的結(jié)構(gòu)尺寸,精度,表面性能等方面的設(shè)計,并選擇模具材料等.計算機在注射模設(shè)計方面的工作有：注射模CAD;注射模材料,輔料,輔件選擇專家系統(tǒng);工裝選擇專家系統(tǒng)；注射模CAPP；注射模加工模擬；注射模CAQ.。
為了迎合模具的發(fā)展趨勢,在本次設(shè)計過程中主要應(yīng)用PTC公司的PRO/E軟件進行對塑件的設(shè)計和對注射模的凹,凸模的設(shè)計。并用MASTERCAM對注射模的凹凸模進行仿真加工,并經(jīng)后置處理轉(zhuǎn)化為NC加工程序[7]。
2 軟件簡介
2.1 PRO/E簡介
PRO/ENGINEER是由美國PTC參數(shù)公司推出,是國際上最先也是最成熟使用的參數(shù)化的特征造型技術(shù)的大型CAD/CAM集成軟件。
PRO/ENGINEER包括三維實體造型,裝配模擬,加工仿真NC自動編程,板金設(shè)計,電路布線,裝配管路設(shè)計等專有模塊,ID反求工程,CE并行工程等先進的設(shè)計方法和模式，其主要特點是參數(shù)化的特征造型;統(tǒng)一的能使各模塊集成起來的數(shù)據(jù)庫;設(shè)計修改的關(guān)聯(lián)性,即一處修改,別的模塊中相應(yīng)圖形或數(shù)據(jù)也會自動更新。它的性能優(yōu)良,功能強大,是一套可以應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計,機械設(shè)計,功能仿真,制造和管理等眾多領(lǐng)域的工程自動化軟件包.PRO/E自1988年問世以來,10多年時間來已成為全世界最普及的3D CAD/CAM系統(tǒng).PRO/E在今日儼然已成為3D CAD/CAM系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件,廣泛用于電子,機械,模具,工業(yè)設(shè)計,汽車,自行車,航天,家電,玩具等各行業(yè).PRO/E可謂是全方位的3D產(chǎn)品開發(fā)軟件,集成了零件設(shè)計,產(chǎn)品裝配,模具開發(fā),NC加工,板金件設(shè)計,鑄造設(shè)計,造型設(shè)計,逆向工程,自動測量,機構(gòu)模擬,應(yīng)力分析,產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等功能于一體,其模塊眾多。PRO/E是一套由設(shè)計到生產(chǎn)的機械自動化軟件,是新一代的產(chǎn)品造型系統(tǒng),是一個參數(shù)化,基于實體特征的實體造型形系統(tǒng),并且具有單一數(shù)據(jù)庫功能[8]。
2.2 MASTERCAM簡介
隨著機械加工行業(yè)的發(fā)展,從早期的手工繪圖,刀削石磨到現(xiàn)在利用計算機輔助工具設(shè)計制造自動化時代,科技的力量難以磨滅,MASTERCAM軟件也一直快速地推動這一行業(yè)的高速發(fā)展,特別是現(xiàn)在占有重要的一席之地,不緊它的發(fā)展迅速,而且其功能強大,這也是MASTERCAM之所以得到廣泛應(yīng)用的原因。MASTERCAM把輔助設(shè)計功能(CAD)和輔助制造功能(CAM)有機地結(jié)合在一起,從設(shè)計繪制圖形到編制刀具路徑,再通過后處理器將NCR轉(zhuǎn)換為數(shù)控系統(tǒng)能識別的NC程式,并能模擬刀具路徑驗證NC程式,然后通過計算機輸入到數(shù)控銑床或加工中心上,選用合適工件的刀具路徑即可完成工件的加工,比以前在數(shù)控機床上使用手工編程和數(shù)字化技術(shù)編程更為先進。它能計算出加工時間,也可以將AUTO CAD,CADKEY,等ＣＡＤ軟件的圖形轉(zhuǎn)換到MASTERCAM中,使繪圖更容易方便,編制加工程序更快更準(zhǔn)確[9]。
3 模型的設(shè)計（CAD）
PRO/E的設(shè)計部分主要分為兩大塊，零件的三維實體建模，零件的裝配和零件的設(shè)計，下面就以以上兩部分分別進行簡單的描述。
該制品車頭前燈罩，整體由多個平面和曲面構(gòu)成，屬于小型不太復(fù)雜的工件，但不能用一般的拉伸，剪切就能達(dá)到要求。對于較規(guī)則的3D零件來說，試題特征提供了迅速且方便的創(chuàng)建方式，但對于復(fù)雜度較高的實體造型設(shè)計來說，單單用實體特征來建立3D模型就顯得比較困難，這是因為實體特征的體積創(chuàng)建方式較為固化。因此我們現(xiàn)在運用曲面特征建模。曲面特征建模提供了非常彈性化的方式來建立單一曲面，然后將許多單一曲面組合為完整且沒有間隙的曲面模型，最后轉(zhuǎn)換為實體模型。曲面特征的創(chuàng)建方式除了與實體特征的拉伸，旋轉(zhuǎn)，混合等方式外，也可以由點創(chuàng)建為曲線，再由曲線創(chuàng)建為曲面。另外鑒于零件過于復(fù)雜，某些部分作一些簡化，把起設(shè)計不合理的地方作修改[10]。
3.1 3D模型的建立
本零件的建模過程簡單敘述如下：
（1）先根據(jù)零件的尺寸作出燈罩的基本曲面，然后根據(jù)作半球曲面的需要作出
基準(zhǔn)曲線，再根據(jù)所作的基準(zhǔn)曲線來裁剪出各個平面的輪廓。在以上所作的曲面當(dāng)中，把不對稱的那部分剪去，這樣就得出了燈罩的基本輪廓的曲面了。然后再將其實體化。
（2）在以上所作的實體的基礎(chǔ)上作一些裝線用的實體特征以及一些裝配孔等
等。最后的步驟是倒圓角。這樣，燈罩的實體特征就作出來了。
3.1.1 模具零件的設(shè)計
模具零件設(shè)計的流程一般是先構(gòu)建出模具構(gòu)件，這個在前面已經(jīng)出來了。再根據(jù)模具的特性來設(shè)計模座。模具構(gòu)件包括上模型腔，下模型腔，澆鑄系統(tǒng)，砂芯，銷，滑塊等，而模座則包括固定側(cè)模板，移動側(cè)模板，頂出銷，回位銷，冷卻水線，電熱管，停止銷，定位螺栓，導(dǎo)柱，導(dǎo)鍵等[5]。一般而言，模座的構(gòu)件大部分可以利用簡易的實體特征來構(gòu)建，而型腔由于牽涉到上，下模的分模面，因此需構(gòu)件復(fù)雜的曲面特征。
3.2 模型的仿型加工
在PRO/E中已經(jīng)把凹模和凸模做出來，現(xiàn)在利用MASTERCAM進行仿真加工，在PRO/E中把PRT文件轉(zhuǎn)換成IGES文件并且把工件的坐標(biāo)的Z軸改成豎直向上，正方向朝上。
在MASTERCAM選取FILELS—CONVERTERS—IGES，讀取要加工的零件，刪除零件的底面因為工件的底面是不用加工的，如果沒有刪除底面的話，加工時就會出現(xiàn)錯誤。選中所有要加工的平面，先進行粗加工然后進行精加工，根據(jù)工件的形狀選取加工方式，從工件的形狀來看我們這里選擇平行方式加工，再根據(jù)工件的形狀選取BOSS或CAVITY（凸和凹），在刀具庫選取刀具或者創(chuàng)建一把刀。設(shè)置刀具的半徑，長度和高度，從工件的加工表面來設(shè)置安全平面，快速退回平面和進給平面。決定坯料的材料，那么系統(tǒng)就會自動設(shè)置主軸的轉(zhuǎn)速，和刀具運動的各種速度，最后還要設(shè)置坯料的大小。全部確定就可以進行仿真加工了。其它兩次精加工的情況類似，只是把刀具半徑減少，沒次走刀距離減少，相應(yīng)的刀具轉(zhuǎn)速也會提高[11]。模具整體結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。
圖3.1 模具整體結(jié)構(gòu)
3.3 零件材料選擇及材料性能
3.3.1 塑料制品的設(shè)計依據(jù)
該塑料制品是一個車燈燈罩，所選用的材料是ABS塑料。ABS是丙烯晴，丁二烯和苯乙烯三種單體的三元共聚物。ABS具有較高的強度，硬度，耐熱性及化學(xué)腐蝕性；具有彈性和較高的沖擊強度；它具有優(yōu)良的介電性能及成型加工性能等綜合性的優(yōu)良性能，且價格便宜，原料易得。綜上所述，所以選用ABS塑料[12]。
ABS的主要技術(shù)指標(biāo)如表3.1所示：
表3.1 ABS的主要技術(shù)指標(biāo)
密度
（克/立方厘米）
1．05
抗拉屈服強度（MPA）
50
比容
（立方厘米/克）
0．92
拉伸彈性模量（MPA）
1．8х1000
吸水率24H（%）
0．3
抗沖擊強度
KJ/M3
無缺口
261
收縮率（%）
0．3—0．7
缺口
11
熔點（攝氏度）
130—160
彎曲強度（MPA）
80
熱變形溫度
（攝氏度）
0．45MPA
90—108
硬度（HB）
9．7
1．80MPA
83—103
體積電阻（Ω。CM）
6．9X103
分析計算
（1）塑件體積
從PRO/E的零件體積計算得燈罩的體積為6.68X102CM3
（2）塑件的質(zhì)量
通過PRO/E亦可計算出該燈罩的質(zhì)量為702克。
3.4 塑料注射成型模具的設(shè)計
3.4.1 注射機類型的選擇
根據(jù)該產(chǎn)品的注射形式和所需的塑料用量等要求，選用臥式注射機XS--ZY—1000。
該注射機的主要技術(shù)參數(shù)如下：
表3.2 注射機的主要技術(shù)參數(shù)
型號
XS-ZY-1000
鎖模力（KN）
4500
模板行程（MM）
700
螺桿直徑
70
噴嘴孔徑（MM）
7．5
噴嘴移動距離（MM）
490
最大理論注射容量（CM3）
1000
最大模具厚度
（MM）
600
最小模具厚度
（MM）
370
注射壓力
（N/CM2）
17800
模板最大距離
（MM）
1300
噴嘴圓弧半徑
（MM）
18
最大注射面積（CM2）
1800
推出形式
中心液壓推出，推出距離125MM，推出力為120KN，兩側(cè)推桿機械推出。
3.4.2 注射機有關(guān)工藝參數(shù)的校核
（1）注射量的校核
根據(jù)V件≤0.8V注
式中：V件—塑件與澆鑄系統(tǒng)的體積（）；
V注—注射機的注射量（）；
0．8—最大注射量的利用系數(shù)。
V件= 668 V注= 1000 0.8V注=800
所以V件 ≤0.8V注成立，故滿足要求。
（2）注射壓力的校核
塑件成型所需的注射壓力應(yīng)小于或等于注射機的額定壓力，其關(guān)系按下式校核
P成 ≤ P注
式中P成 —塑件成型所需的注射壓力（MPA），一般取40
P注 —所選注射機的額定注射壓力（MPA）
已知P成 =40MPA P注 =178MPA
所以 P成 ≤ P注 滿足。
（3）鎖模力的校核
模具所需的最大鎖模力應(yīng)小于或等于注射機的額定鎖模力，其關(guān)系按下式校核：
P腔 A ≤ F鎖
式中 P腔 —模具型腔壓力（MPA），一般取40——60MPA
A—塑件與澆鑄系統(tǒng)在分型面上的投影面積（MM2 ）
F鎖 —注射機額定鎖模力（KN）
在PRO/E中測得A=0.091278 m2
P腔A=40×106×0.091278=3651120 N=3651.120 KN
即有P腔A ≤ F鎖=4500 KN
經(jīng)過校核，鎖模力滿足要求。
（4）模具閉合厚度的校核
模具閉合時的厚度在注射機動，定模板的最大閉合高度和最小閉合高度之間，其關(guān)系式按下式校核
Hmin ≤ Hm ≤ Hmax
式中 Hmin —注射機允許的最小模具厚度
Hm—模具閉合高度
Hmax—注射機允許的最大模具厚度
已知Hmin=370MM，Hm =545MM，Hmax=600MM，故滿足要求
3.5 澆鑄系統(tǒng)的設(shè)計
澆鑄系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道。澆鑄系統(tǒng)設(shè)計好壞對制品性能，外觀和成型成型難度影響頗大[13]。
根據(jù)注塑件的要求及模具的結(jié)構(gòu)方面來考慮澆鑄系統(tǒng)的選擇。
3.5.1 澆口形式：采用點澆口
根據(jù)塑件的要求及模具的結(jié)構(gòu)方面來考慮選擇澆鑄系統(tǒng)。遵循以下原則：
（1） 盡可能地采用平衡式布置；
（2） 型腔排列進料均勻；
（3） 型腔布置和澆口開設(shè)部位力求對稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象；
（4） 確保耗料量少；
（5） 不影響塑料外觀。
這種澆口可自動消除，有利于塑件外觀要求較高的塑件制造。
這種澆口有一下特點：
（1） 對設(shè)置的澆口位置限制少，可自由選擇；
（2） 澆口附近殘余應(yīng)力少；
（3） 對投影面積大的成型件及容易變形的成型件可使用多點澆口，以減少其翹曲和變形；
（4） 在成型件上幾乎看不到澆口痕跡，后加工也比較簡單；
（5） 澆口廢料可自動切斷；
（6） 壓力損失大。
流道選取梯形截面，因為梯形加容易，水力半徑又不太小。
3.5.2 澆口尺寸的計算
注射機的噴嘴頭部與主流道襯套的凹下的球面想接觸，二者必須匹配，無漏料。一般要求主襯套球面半徑比噴嘴球面半徑大1~2毫米。主流道進口直徑應(yīng)比注射機噴嘴直徑大0.5~3毫米。其作用：是補償噴嘴與主流道的對中誤差。
主流道出口應(yīng)做成圓角，半徑為0.5~3mm。為減少壓力損失和回收量，主流道應(yīng)盡可能短，常取≤60mm。
錐度a=2～6度，取3度
主流道進口直徑d=d1+（0.5～1.0）取 1.0
則d=d1+1=7.5+1=8.5mm
其中d1=噴嘴孔徑=7.5mm
澆口套球面半徑R=R1+（1～2）取2
則R=R1+2=18+2=20mm
其中R1=噴嘴圓弧半徑=18mm
3.6 成型零部件的設(shè)計
3.6.1 型腔分型面的設(shè)計
（1）分型面的確定：
合理地選擇分型面，有利于制品質(zhì)量的提高，工藝操作和模具的制造，因此在模具設(shè)計過程中是一個不容忽視的問題：
選擇分型面一般根據(jù)以下原則：
(a) 分型面的位置不要影響制品的精度和外觀
(b) 盡量簡單，避免采用復(fù)雜的形狀，使模具制造增加困難
(c) 要盡量有利于塑料制品的脫模和抽芯
(d) 有利于澆鑄系統(tǒng)的合理設(shè)置
(e) 盡可能與流料末端重合，以利于系統(tǒng)的排氣
（2）排氣槽的設(shè)計
該注射模具屬于中小型模具，在推桿的間隙和分型面上都有排氣的效果，已能滿足要求，所以不再考慮開排氣槽。
（3）成型零件的設(shè)計
構(gòu)成型腔的零件統(tǒng)稱成型零件。
3.6.2 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
由于注射零件的形狀結(jié)構(gòu)比較簡單，所以凹模結(jié)構(gòu)采用整體式凹模，其特點是牢固，不易變形，且裝配容易，定位精度較高。
3.6.3 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
也采用整體式結(jié)構(gòu)，其特點同上。
3.6.4 成型零件工作尺寸的計算
型腔與型芯徑向尺寸的計算
（1）型腔內(nèi)徑尺寸的計算(按平均收縮率計算)
其計算公式為:
LM =[ LS +LS SCP- (3/4)Δ ] +δ
其中 LM =型腔名義尺寸(mm)
LS = 制品的名義尺寸(mm)
SCP = 平均收縮率,ABS的平均收縮率是0.50%
Δ = 制品的公差,取1.0mm
δ=模具制造偏差,一般取(1/6—1/4)
3/4是系數(shù).
燈罩上最大的徑向尺寸是350mm,其中Δ=0.50,則:
LM= [350+350×0.5% -0.75×1]+0.25
= 351.00+0.25mm
（2）型芯徑向尺寸的計算
其計算公式如下:
LM =[ LS +LS SCP+ (3/4)Δ ]-δ
其中LM =型芯名義尺寸(mm)
LS =制品的名義尺寸(mm)
SCP =平均收縮率,ABS的平均收縮率是0.50%
Δ = 制品的公差,取0.50mm.
δ=模具制造偏差,一般取(1/6---1/4)
3/4是系數(shù).
LM= [345+350×0.5% +0.75×1.0]-0.25=347.50-0.25
（3）型腔深度尺寸計算
模具型腔深度尺寸是由制品的高度尺寸所決定。
其計算公式如下:
HM = (h1+ h1Q-2Δ/3)+δ
其中HM是型腔的深度尺寸
h1是制品高度的最大尺寸
Q是平均收縮率
Δ是負(fù)偏差
δ取0.15
則: HM=(160+160×0.005-1×2/3)+0.15=160.13+0.15
（4）型芯高度尺寸計算
模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸決定的。假設(shè)制品深度尺寸是H1 為最小尺寸,其共公差為正偏差+Δ,型芯高度為最大尺寸,其公差為負(fù)偏差δ。根據(jù)有關(guān)的經(jīng)驗公式:
hM = (H1+ H1Q+2Δ/3)-δ
式中: hM為型芯高度尺寸
H1制品深度最小尺寸
其余公式中的字母含義與前面的相同, H1=115mm.
hM =(115+115×0.005+2×1/3)-0.15=116.24-0.15
（5）型腔壁厚與底板壁厚的計算
注射成型模型腔壁厚的確定應(yīng)滿足模具剛度好,強度大和結(jié)構(gòu)輕巧，操作方便等要求。在塑料注射充型過程中，塑料模具型腔受到熔體的高壓作用，故應(yīng)有足夠的強度，剛度。否則可能會因為剛度不足而產(chǎn)生塑料制品變形損壞，也可能會彎曲變形而導(dǎo)致溢料和飛邊，降低塑料制品的尺寸精度，并影響塑料制品的脫模。從剛度計算一般要考慮以下幾個因素：
（a）使型腔不發(fā)生溢料，ＡＢＳ不溢料的最大間隙是0.05。
（b）保證制品的順利脫模，要求型腔允許的彈性變形量小于制品冷卻固化收縮量。
（c）保證制品達(dá)到精度要求，制品有尺寸要求，某些部位要求較高的精度，這就要求模具型腔有很好的剛度。
根據(jù)公式 b=h(cph/Eфy)1/3
式中:b凹模側(cè)壁理論厚度（cm）
h凹模型腔的深度 (cm)
p凹模型腔內(nèi)熔體壓力 (mpa)
y 凹模長邊側(cè)壁的允許彈性變形量（cm） 一般塑件 y=0.05
c 為系數(shù)，由＜＜塑料模設(shè)計手冊＞＞圖５－８得：c=0.5
ф為系數(shù)，由＜＜塑料模設(shè)計手冊＞＞圖５－９得：ф＝0.6
Ｅ 為鋼材彈性模量，?。牛?
則：b= 16×[0.5×40×16/(2.1×100000×0.6×0.005)]=8.13cm, b可以取80mm.
整體凹模無支承板時，其底部厚度δ也必須計算其強度。
計算公式如下：
δ＝（c1pl4/Ey2）1/3
式中: δ—凹模底部的厚度(cm)
P—凹模型腔的熔體壓力(Mpa)
L—凹模型腔的短邊長度(cm)
Y2—凹模底中央部分的允許彈性變量(cm),一般塑件取0.005
E—剛的彈性模量(Mpa)
C1—系數(shù).取1.3*10-2
則δ＝{1.3×10-2×40×354/(2.1×105×0.005)}1/3=9(cm)
3.6.5 塑件脫模機構(gòu)的設(shè)計
由于該塑件的脫模阻力不大,而頂桿又加工簡單,更換方便,脫模效果好,因此選用頂桿脫模機構(gòu)。推桿位置的設(shè)置采取了以下的原則:
(1) 推桿設(shè)在脫模阻力大的地方;
(2) 推桿位置均勻分布;
(3) 推桿設(shè)在塑料制品剛度較大的地方;
(4) 推桿直徑應(yīng)滿足相應(yīng)的剛度,強度條件,在滿足條件的前提下,應(yīng)盡量選用直徑較大的推桿。并且同時運用側(cè)抽芯機構(gòu)，如圖3.2所示。
圖3.2 斜導(dǎo)柱和滑塊
3.6.6 脫模力的計算
當(dāng)脫模開始時,阻力最大,推桿剛度和強度應(yīng)按此時受力計算,即無視脫模斜度
其計算公式如下:
Q=2лrESLf/[(1+m+k)(1+f)]+B*10
式中:Q 脫模力(N)
t 塑件平均壁厚(cm)
E 塑料彈性模量(N/CM2) 在此取2*105
S 塑料平均成型收縮率 取0.005
L 包容凸模的長度(CM)
f 塑料與鋼的摩擦系數(shù) 取0.3
m 塑料的泊松比 取0.3
r 圓柱形半徑(CM)
k=2r2/(t2+2tr)=2×14.52/(0.52+2×0.5×14.5)=28.5
則有 : Q=2×3.14×17.5×2×100000×0.005×14.5×0.3/[(1+0.3+28.5)(1+0.3)]=12340N
3.6.7 推桿的位置,和強度校核
采用四根大小一樣的圓形推桿,均勻布置。
起計算公式為:
d=(64ф2l2Q/nл3E)1/4
式中：d—圓形桿直徑(CM)
ф—推桿長度系數(shù)=0.7
l—推桿長度(CM) 取16
n—推桿數(shù)量
E—推桿材料的彈性模量 取2.1*107
Q—脫模力(N)
d =(64×0.72×162×12340/4×3.143×21000000)1/4=0.44cm
推桿應(yīng)力校核
σ=4Q/nлd2≤σs
σ=4×12340/(4×3.14×0.442)=20299N/cm2≤σs
σs=32000N/cm2
所以滿足強度要求。
3.6.8 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計
該模具根據(jù)塑件有一處凹,所以采用斜滑塊內(nèi)側(cè)抽芯。
（1）斜導(dǎo)柱 斜導(dǎo)柱的主要作用是驅(qū)動活動型塊件的開閉運動.斜導(dǎo)柱直徑與導(dǎo)柱孔應(yīng)保持0.5—1毫米的間隙。
（2）導(dǎo)柱的角度 斜導(dǎo)柱角度a與開模所需的力,斜導(dǎo)柱所受的彎曲力,實際能得到的軸拔力及開模行程有關(guān)。a大時,所需軸拔力應(yīng)增大,因而斜導(dǎo)柱所受的彎曲力也增大,故希望a角度小些為好。但當(dāng)脫模距離一定時,當(dāng)a角度小則使斜導(dǎo)柱工作部分及開模行程加大,降低斜導(dǎo)柱剛性。所以斜角的確定需要適當(dāng)兼顧脫模距和斜導(dǎo)柱所受的彎曲力.根據(jù)生產(chǎn)實際經(jīng)驗證明,斜角a值一般不大于25度,通常取15到20度.當(dāng)脫模距較長而適當(dāng)增大a角即可滿足脫模距時,也可略增大A角,但也需要相應(yīng)增加斜導(dǎo)柱直徑和固定部分長度,以便能承受更大的彎曲力。另外為了滿足滑塊鎖緊鍥先開模,斜導(dǎo)柱后抽芯的動作要求,斜滑塊鎖緊角的角度也應(yīng)比斜導(dǎo)柱角度大2到3度.本設(shè)計,a取10度,鍥塊角度是11度[14]。
計算斜導(dǎo)柱角度a和脫模距的關(guān)系,按一下式子計算:
L=S/sina
其中a—斜導(dǎo)柱的斜角，取10度
S—最大脫模距離(mm)，取3mm
L—脫模距離為S時斜導(dǎo)柱工作部分長度(mm)
L=5/sin10=29mm
(3)活動型芯和滑塊的鎖緊 為了防止側(cè)型芯在塑件成型時受力而移動,對活動型芯和滑塊應(yīng)采用鎖緊鍥鎖住,開模時又需要鍥緊塊先脫開(一般不允許斜導(dǎo)柱起緊鎖側(cè)型芯的作用)。鎖緊的角度一般取B=a+(2o～3o)。
3.6.9 導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計
導(dǎo)向機構(gòu)的主要作用為保證模具閉合后,動,定模板位置準(zhǔn)確:在模具裝配過程中也起了定位作用,合模時引導(dǎo)動,定模板閉合準(zhǔn)確,能夠承受一定的側(cè)壓力,以保證模具的正常工作。本模具的導(dǎo)向機構(gòu)采取導(dǎo)柱導(dǎo)向[15]。
帶頭導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)簡單,加工方面,在導(dǎo)柱的末端配以導(dǎo)向?qū)捉o以配合。
一般對導(dǎo)柱有以下幾個重要的技術(shù)要求
(1) 導(dǎo)柱長度應(yīng)根據(jù)具體情況而定,一般比凸模端高出8—12mm.
(2) 導(dǎo)柱前端做成半球形狀,以使導(dǎo)柱順利進入導(dǎo)孔。
(3) 均勻分布在模具周圍。
其余要求根據(jù)具體情況而定,導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合形式見模具裝配圖。
結(jié)束語
本設(shè)計首先說明了塑料工業(yè)的重要地位和當(dāng)今注塑模具的現(xiàn)狀，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，塑料工業(yè)將繼續(xù)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢。其次介紹了注塑件的一般設(shè)計原則，對塑件的特征如倒圓角、加強筋等做了說明，從實際來看，幾乎所有的注塑件都遵循這些原則。在做好注塑成型的準(zhǔn)備工作之后，接著介紹了模具設(shè)計的內(nèi)容，冷流道注塑模具無外乎包括四大系統(tǒng)：澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)和機構(gòu)系統(tǒng)（其實也可以歸為頂出系統(tǒng)，該系統(tǒng)如斜導(dǎo)柱、滑塊和開閉器等）。在澆注系統(tǒng)的設(shè)計中根據(jù)經(jīng)驗公式取流道橫截面形狀，確定澆口尺寸，對流道剪切速率進行校核；溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)說明了設(shè)計的一般步驟，確定冷卻時間，計算體積流量等；頂出系統(tǒng)著重說明了推桿，推管的安裝要求，并進行強度校核；該模具屬于較難脫模機構(gòu)，有滑塊側(cè)抽芯機構(gòu)，開模先后順序的要求，做完這些工作之后，在分析完全部過程后，該模具的設(shè)計到此結(jié)束。
在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)經(jīng)驗公式有不一致的地方，不同公式的計算結(jié)果有的相差很大，特別是在溫度調(diào)節(jié)與脫模力的計算這兩塊。在完成圖紙之后發(fā)現(xiàn)塑件的設(shè)計有的地方是不合理的，比如說壁厚，雖然有經(jīng)驗可循，但從實際中看顯然本設(shè)計的塑件壁厚過大；還有就是推管處的設(shè)計不合理，按該塑件加工，則標(biāo)準(zhǔn)推管需要再加工；從這里可以知道，注塑件的設(shè)計與模具設(shè)計關(guān)系密切，好的塑件結(jié)構(gòu)可以簡化模具結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)成本。
單分型面注射模是最為簡單和常見的一種結(jié)構(gòu)形式，約占全部注射模具的70%左右，但目前傳統(tǒng)冷流道模具設(shè)計還是以經(jīng)驗為主，很難對注射各參量進行嚴(yán)密的數(shù)學(xué)建模，因為各參量相互影響，關(guān)系復(fù)雜。隨著科技的進步及注射理論的突破，熱流道模具發(fā)展的越來越迅速，隨著技術(shù)的成熟，熱流道模的生產(chǎn)控制將會變得比以前更為輕松，產(chǎn)品質(zhì)量將會得到更好提高，所以，以后注射模具的研究會以熱流道模具為主。
致 謝
經(jīng)過三個月的畢業(yè)設(shè)計忙碌之后，設(shè)計最終完成，心理有一種說不出的成就感，設(shè)計過程中遇到許多的問題，在眾多師友的幫助下予以解決。首先要感謝張躍老師對我的指導(dǎo)、督促和鼓勵，XXX老師給我指出了正確的設(shè)計方向和面對難題的信心，使我加深了對知識的理解,同時也避免了在設(shè)計過程中少走彎路，系部老師的督促使我一直把畢業(yè)設(shè)計放在心里，保證按質(zhì)按量的完成；同時還要感謝宿舍同學(xué)，是大家營造了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，在做設(shè)計的過程中互幫互助，使我的CAD和PRO/E操作水平比以前有了很大提高，同時較全面的掌握了Word的編輯功能；還要感謝學(xué)校的圖書館，使得我查閱資料非常方便，使我能夠按時完成畢業(yè)設(shè)計。
大學(xué)生活至此劃上了圓滿的句號，四年的歡聲笑語和酸甜苦辣都將成為過去，老師們、同學(xué)們的笑臉會一直保留在我心中。在南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院這塊土地上我成長、成熟、老練，學(xué)校給了我們很多很多，大學(xué)校園是我們的驕傲，留一份感情在這里將是我們一生的愿望！
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 李建軍，李德群．模具設(shè)計基礎(chǔ)及模具CAD[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2005．
[2] 鄧明等．現(xiàn)代模具制造技術(shù)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005．
[3]《塑料模具技術(shù)手冊》編委會．塑料模具技術(shù)手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2001．
[4] 葉久新，王群．塑料制品成型及模具設(shè)計[M]．湖南：科學(xué)技術(shù)出版社，2005．
[5] 孫玉芹等．機械精度設(shè)計基礎(chǔ)[M]．北京：科學(xué)出版社，2004．
[6] 傅惠民. 二項分布參數(shù)整體推斷方法[J]. 航空學(xué)報，2000，21（2）： 155～158.
[7] 朱剛. 新型流體有限元法及葉輪機械正反混合問題[D]. 北京：清華大學(xué)，1996.
[8] 陳再枝，藍(lán)德年．模具鋼手冊[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，2002．
[9]（美國）T．A．奧斯瓦德，L．特恩格 P．J．格爾曼，吳其曄譯．注射成型手冊
[10] 洪慎章．實用注塑成型及模具設(shè)計[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2006．
[11] 陳永康，李素循，李玉林. 高超聲速流繞雙橢球的實驗研究[A]. 見：北京空氣動力研究所編. 第九屆高超聲速氣動力會議論文集[C]. 北京：北京空氣動力研究所，1997：9～14.
[12] 孔祥福. FD-09風(fēng)洞帶地面板條件下的流場校測報告[R]. 北京空氣動力研究所技術(shù)報告 BG7-270，北京：北京空氣動力研究所，1989.
[13] 黎志華，黎志軍. 反饋聲抵消器[P]. 中國專利：ZL85100748，1986－09－24.
[14] 王文廣，田雁．塑料配方設(shè)計—第二版[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004．
[15] 伍先明等．塑料模具設(shè)計指導(dǎo)[M]．北京：國防工業(yè)出版社，2006．
收藏