機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文(設計)——臺燈支架夾持器注射模具設計

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1、三江學院2013屆本科生畢業(yè)設計（論文） 三 江 學 院 本科畢業(yè)設計（論文） 題 目 臺燈支架夾持器注射模具設計 機械工程 系 機械設計制造及其自動化 專業(yè) 學 號 G095152013 學生姓名 李 丹 指導教師 起訖日期 2

2、012. 12. 17 ~ 2013. 4. 5 設計地點 高 職 院 摘 要 本文主要介紹了臺燈支架夾持器的注射模具設計，臺燈支架夾持器是臺燈中的一個塑料組件，其材料為ABS（乳白色）塑料，根據ABS塑料成型的工藝特性和產品的使用要求，對產品進行詳細的工藝分析。通過對測繪的產品尺寸和工藝分析，選擇了合適的分型面，對模具進行了成型零件、澆注系統(tǒng)、側向抽芯機構及推出機構和復位機構進行設計,模具采用一模四腔，采用側澆口進料，利用斜導柱側向抽芯機構進行抽芯。最后完成一副模具總裝圖的設計及主要零件圖的繪制，并確保模具結構

3、的可靠性、合理性、實用性。在制造方面，運用了數控技術，采用了先進的線切割、電火花加工技術，提高了加工精度和加工效率。 關鍵詞：臺燈支架夾持器，模具設計， ABS塑料 Abstract This 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, accor

4、ding 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 re

5、set 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 manufacturin

6、g, 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 錄 第一章 緒論 1 1.1模具

7、概述 1 1.2塑料工業(yè)在國民經濟中的地位 1 1.3 現代模具的發(fā)展趨勢 2 第二章 塑料產品介紹及其工藝特點 3 2.1 產品結構工藝性分析 3 2.1.1 塑料的分析 3 2.1.2塑件的工藝分析 4 2.2塑件產品圖的測繪 5 第三章 注射成型方案分析 6 3.1 分型面及其選擇 6 3.2 側向分型分析 6 3.3 澆注系統(tǒng)分析 7 第四章 模具的結構設計 8 4.1 模架的選擇 8 4.2成型零部件設計 9 4.2.1 成型零部件的結構設計 9 4.2.2 成型零部件的工作尺寸計算 9 4.3 澆注系統(tǒng)的設計 13 4.3.1 主流道的設計 13

8、 4.3.2 澆口的設計 14 4.4確定行腔數量及排列方式 15 4.5 側向分型與抽芯機構的設計 16 4.5.1側向抽芯機構的分類與組成 16 4.5.2 抽芯力與抽芯距的確定 18 4.6 推出機構的設計 19 4.6.1 推出力的計算 19 4.6.2 推出機構的選擇 19 4.6.3推桿的形狀、尺寸與固定形式 20 4.7 復位機構的設計 21 第五章 注塑機的選擇與校核 22 5.1 注塑機的選擇 22 5.2 模具參數的校核 23 第六章 模具的工作原理和模具結構特點 25 6.1 模具工作原理 25 6.2 模具結構特點 26 結束語 28

9、 致謝 29 參考文獻 30 30 第一章 緒論 1.1模具概述 模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛地使用著各種模具，例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具以及成型陶瓷、玻璃制品使用的各種模具。而成型塑料制品的模具就叫做塑料模具。 對塑料模具的要求是：能生產出尺寸精度、外觀、物理性能等各方面均能滿足使用要求的優(yōu)質制品。以模具使用的角度來說，要求高效率、自動化、操作簡便；從模具制造的角度，則要求結構合理、制造容易、成本低廉。 注射成型是熱塑性塑料成型制品的一種重要方法，除了極少數熱塑

10、性塑料外，大部分的熱塑性塑料都可以用這種方法成型。近年來，注塑成型還成功應用于某些熱固性塑料。 注塑制品約占整個塑料制品的20~30%，特別是在塑料作為工程結構材料后，其用途已從民用擴大到各個領域，并逐步替代傳統(tǒng)的金屬和非金屬材料；在發(fā)展尖端科技中也是不可缺少的。 注塑成型的過程：先合上注塑模具，然后將塑膠原料從注塑機的料斗送進加熱的料筒中，經過加熱熔化成為流動狀態(tài)后，靠柱塞或螺桿的推動，通過料筒前端的噴嘴，注射進閉合的塑料模具中。充滿模具的熔融膠料在受壓的情況下，經過冷卻固化后，就可以保持模具型腔給予的形狀。最后打開模具，取出制品。這在操作上就完成了一個模塑周期，后

11、面就是不斷重復上述周期的生產過程。 1.2塑料工業(yè)在國民經濟中的地位 模具生產技術水平的高低不僅是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，而且在很大程度上決定著這個國家的產品質量、效益及新產品開發(fā)能力。 我國目前的模具開發(fā)制造水平比國際先進水平至少相差10年，特別是大型、精密、復雜、長壽命模具的產需矛盾十分突出，已成為嚴重制約我國制造業(yè)發(fā)展的瓶頸。 模具是工業(yè)的基礎工藝裝備，在電訊、汽車、摩托車、電機、電器、儀器、家電、建材等產品中，80%以上都要依靠模具成形，用模具生產制件所表現出來的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產力和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。 隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展

12、，對模具提出越來越高的要求，因此，精密、大型、復雜、長壽命模具的需求發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。 1.3 現代模具的發(fā)展趨勢 現代模具與傳統(tǒng)模具不同，它不僅形狀與結構十分復雜，而且技術要求更高，用傳統(tǒng)的模具制造方法顯然難于制造，必須借助于現代化科學技術的發(fā)展，采用先進制造技術，才能達到技術要求。當前整個工業(yè)生產的發(fā)展特點是產品品種多、更新快、市場競爭激烈。為適應市場對模具制造的短交貨期，高精度、低成本的迫切要求，模具將有如下發(fā)展趨勢。 1.愈來愈高的模具精度 10年前，精密模具一般為5μm，現在已達2-3μm，不久1μm精度的模具即將上市。隨著零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度

13、要求在1μm以內，這就要求發(fā)展超精加工。 2.日趨大型化的模具 這一方面是由于用模具成形的零件日漸大型化，另一方面也是由于高生產率要求的一摸多腔（現在有的已達一摸幾百腔）所致。 3.擴大應用熱流道技術 由于采用熱流道技術的模具可提高制件的生產效率和質量，并能大幅度節(jié)約制件的原材料。因此，熱流道技術的應用在國外發(fā)展較快，許多塑料模具廠所生產的模具50%以上采用的熱流道技術，甚至80%以上，效果十分明顯。熱流道在國內也已用于生產，有些企業(yè)使用率達到20%～30%。 4.進一步發(fā)展多功能復合模具 一幅多功能模具除了沖壓成形零件外，還擔負著疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務，這種多功能復合生

14、產出來的不再是單個零件，二是成批組件，可大大縮短產品的生產及裝配周期，對模具材料的性能要求也越來越高。 5.日益增多高檔次模具 一是用于汽車、飛機、精密機械的納米級(μm)精密加工；二是用于磁盤、磁鼓制造的亞微米級(0.01μm)精密加工；三是用于超精密電子器件的毫微米級（0.001μm）精密加工。 6.進一步增多氣輔模具及高壓注射成型模具 隨著塑料成形工藝的不斷改進和發(fā)展，為了提高注塑質量，氣輔模具及高壓注射成型模具也隨之發(fā)展。 7.增大塑料模具比例 隨著塑料原材料的性能不斷提高，各行業(yè)的零件將以塑代鋼、以塑代木的進程進一步加快，使用塑料模具的比例日趨增大。 8

15、.增多擠壓模及粉末鍛模 由于汽車、車輛和電機等產品向輕量化發(fā)展，如以鋁代鋼，非全密度成形，高分子材料、復全材料、工程陶瓷、超硬材料成形和加工。新型材料的采用，不僅改變產品結構和性能而使是生產工藝發(fā)生了根本變革，相應地出現了液態(tài)（半固態(tài)）擠壓模具及粉末鍛模。對這些模具的制造精度要求是高的。 第二章 塑料產品介紹及其工藝特點 2.1 產品結構工藝性分析 本次課程設計的題目是臺燈支架夾持器注射模具設計，其產品圖如圖1.1所示。 圖2.1 臺燈支架夾持器三維圖 2.1.1 塑料的分析 臺燈支架夾持器的材料是ABS塑料，其工藝參數見表 1，ABS塑料在工程上應用非常廣泛，其原

16、材料是ABS（乳白色）塑料。ABS樹脂是丙烯腈（A）、丁二烯（B）和苯乙烯（S）三種單體的共聚物，ABS樹脂保持了苯乙烯的優(yōu)良電性能和易加工成型性，又增加了彈性、強度（丁二烯的特性）、耐熱和耐腐蝕性（丙烯腈的優(yōu)良性能），且表面硬度高、耐化學性好，同時通過改變上述三種組分的比例，可改變ABS的各種性能，故ABS工程塑料具有廣泛用途，主要用于機械、電氣、紡織、汽車和造船等工業(yè)。 允許使用溫度范圍 -40℃到80℃。 表 1塑料的成型工藝參數 材料 ABS 注塑機類型 螺桿式 螺桿轉速(r.min) 30～60 密度（g/㎝3 ) 1.08～1.2 計算收縮率（%） 0.3～

17、0.8 預熱 溫度（ 0c） 80～85 時間（h） 2～3 料筒溫度（0C） 后段 150～170 中段 165～180 前段 180～200 噴嘴 形式 直通式 溫度（ 0c） 180～190 模具溫度（0C） 50～70 注射壓力（MPa） 70～90 保壓力（MPa） 50～70 成型時間（s） 注射時間 20～90 高壓時間 0～5 冷卻時間 20～120 總周期 50～220 適用注塑機類型 螺桿式、柱塞式均可 2.1.2塑件的工藝分析 單看這個塑件的形狀并不是很復雜，但是設計這個塑件的一套模具還是有點難度

18、的。本次設計的一個難點是澆口位置的選擇，它需要根據塑件的結構與工藝特征和成型的質量要求，并分析塑料原材料的工藝特性與塑料熔體在模內的流動狀態(tài)成型的工藝條件等進行綜合考慮。因此參照我的塑件最后采用的澆口形式為側澆口進料，由于澆口截面小，減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量，同時去除澆口容易，且不留明顯痕跡，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質量與美觀效果。 2.2塑件產品圖的測繪 經過繪制，兩個塑件的產品簡圖如圖2.1所示： 圖2.1 臺燈支架夾持器

19、 第三章 注射成型方案分析 3.1 分型面及其選擇 分型面是決定模具結構形式的一個重要因素，它與模具的整體結構、澆注系統(tǒng)的設計、塑件的脫模和模具的制造工藝等有關，因此，分型面的選擇是注射模具設計中的一個關鍵。 通常模具的分型面與注射機的開模方向垂直。開模時將注射后的冷卻固化的塑件及澆注凝料從模體中頂出并取下（或自動落下），再將模腔內的雜物清除，或將嵌件或活動型芯安放于模腔內。但有時采用側向抽芯機構或取出點澆口的凝料往往需要從幾個方面進行數次分型。 臺燈燈架夾持器通過曲面分型成型，另外需要在側向抽芯分型。在考慮選擇有利于脫模的分型面時，必須保證塑件的外觀質量和精度要求；要有利于側向抽

20、芯。我將分型面設置在塑件的底部，這樣就保證了塑件的外觀質量要求。 3.2 側向分型分析 當側面帶有凹孔、凸臺等結構的塑件時，在成型后凹孔、凸臺的成型零件將阻礙塑件從模內頂出，必須在頂出前將凹孔、凸臺的成型零件先行退出。這些零件一般是做成可以移動的。開模時先將側面的成型零件有序地全部抽出，清除障礙后再將塑件推出，合模時再將側成型零件恢復原位。這種完成側型芯的抽出和復位動作的裝置叫做側抽芯機構。 側向抽芯機構在塑料模具設計上經常用到的有斜導柱側向抽芯機構、彎銷側向抽芯機構、液壓側向抽芯機構、彈性元件側向抽芯機構，斜滑塊側向分型與抽芯機構等。 1.斜導柱側向分型與抽芯機構 斜導柱側向分型與

21、抽芯機構是在開模力或推出力的作用下，斜導柱驅動側型芯或側向分型快完成側向抽芯或側向分型的動作。由于斜導柱側向分型與抽芯機構結構緊湊、動作可靠、制作方便，因此，這類機構應用最廣泛。由于受到模具結構和抽芯力的限制，該機構一般使用于抽拔力不大且抽芯距離小于60-80mm的場合。 2.彎銷側向抽芯機構 彎銷側向分型與抽芯機構的工作原理與斜導柱側向分型與抽芯機構的工作原理相似，所不同的是在結構上以矩形截面的彎銷代替了斜導柱，因此，該抽芯機構仍然離不開側向滑塊的導滑、注射時側型芯的鎖緊和側抽芯結束時側滑塊的定位這三大設計要素。彎銷側向抽芯有3個明顯的特點：（1）由于彎銷是矩形截面，其抗彎截面系數比圓形

22、截面的斜導柱要大，因此可采用較大的傾斜角，獲得較大的抽芯距；(2)彎銷可以延時抽芯；（3）彎銷側抽芯機構可以變角度抽芯。 3.液壓側向抽芯機構 液壓側向分型與抽芯機構是指以壓力油作為分型與抽芯動力，在模具上配置專門的抽芯液壓缸，通過活塞的往復運動來完成側向抽芯與復位。這種抽芯方式傳動平穩(wěn)、抽芯力較大，抽芯距也較大，抽芯的時間順序可以自由的根據需要設定，其缺點是增加了操作而且需要配置專門的液壓抽芯器及控制系統(tǒng)，費用較高。 4.彈性元件側向抽芯機構 當塑件上側凹很淺或者側壁有個別較小的凸起時，側向成型零件抽芯時所需的抽芯力和抽拔距都不大，此時，只要模具的結構允許，可以采用彈性元件側向抽芯機

23、構。 5.斜滑塊側向分型與抽芯機構 當塑件的側凹較淺，所需的抽芯距不大，但側凹的成型面積較大，因而需要比較大的抽芯，或者由于模具的結構限制不適宜采用其他側抽芯形式時，則可以采用斜滑塊側向分型與抽芯機構。其特點是利用模具推出機構的推出力驅動斜滑塊做斜向運動，在塑件被推出脫模的同時由斜滑塊完成側向分型與抽芯動作。 綜上所述，在眾多的成型方案中，雖然有很多機構都能滿足使用要求，通過觀測塑件的形狀和質量，從設計成本和材料成本，模具的結構復雜程度上看，旋鈕塑件模具的側向抽芯距和抽芯力都比較小，模具結構也不是特別復雜，故斜導柱側向分型與抽芯結構最符合要求，所以選擇這種形式。 3.3 澆注系統(tǒng)分析

24、 注射模澆注系統(tǒng)是將注塑機料筒中的熔融塑料從噴嘴高壓噴出后，穩(wěn)定而順暢地充入并同時充滿型腔的各個空間的通道。它在充模及塑件固化過程中還將注射壓力平衡的傳遞到型腔的各個部位，以獲得填充殷實、完整、質量良好的塑件。澆注系統(tǒng)的設計是模具設計的一個重要環(huán)節(jié)，對澆注系統(tǒng)進行設計時，一般遵循以下6點基本原則： （1）了解塑料的成型性能； （2）盡量避免或減少產生熔接痕； （3）有利于型腔中氣體的排出； （4）防止型芯的變形與嵌件的位移； （5）盡量采用較短的流程充滿型腔； （6）流動距離比和流動面積比的校核。 本次設計的塑件是臺燈燈架夾持器，根據塑件結構的特殊情況，必須要保證殼體表面的外觀質

25、量要求，所以采用側澆口進料的方式，使由于澆口斷裂形成的裂痕出現在殼體的側面。由于澆口截面小，減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量，同時去除澆口容易，且不留明顯痕跡，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質量與美觀效果。 第四章 模具的結構設計 4.1 模架的選擇 通過塑件的分析，以及注塑機的技術規(guī)格要求，選用龍記模胚2030，該模架各模板以及相關尺寸見圖4.1、圖4.2和表4.1。 大水口 PW（mm） 直身模（H） 300 工字模（I） 350 圖4.1 龍記模胚2030示意圖 表4.1 THICKNESS TA

26、BLE 厚度表 A、B板 ERP面板 EP底板 35 40 50 60 70 80 90 100 20 25 表4.1龍記模胚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 25 25 20 30 45 90 TP=25㎜；RP=20㎜；A=35㎜；B=35㎜；SP=45㎜；SB=90㎜；BP=25㎜，所以模具的總厚度為：25+20+35+35+45+90+25=255mm，在注塑機的裝模行程之內。 4.2成型零部件設計 模具合模后，在動模板與定模板之間的某些零部件組成一個能填充塑料熔體

27、的模具型腔，模具型腔的形狀的與尺寸就決定了塑料制件的形狀與尺寸。構成模具型腔的所有零部件稱為成型零部件。 4.2.1 成型零部件的結構設計 成形零件是決定塑件幾何形狀和尺寸的零件。它是模具的主要部分，主要包括凹模、凸模及鑲件、成型桿和成型環(huán)等。 凹模亦稱型腔，是成型塑件外表面的主要零件；凸模亦稱型芯，是成型塑件內 表面的零件，而成型其他小孔的型芯稱為小型芯或成型桿。凹、凸模按結構不同主要可分整體式和組合式兩種結構形式。 1）整體式的凹模和凸模是指直接在整塊模板上加工出凹、凸形狀的結構形式。其特點是牢固、不易變形，不會使塑件產生拼接線痕跡。但是加工困難，熱處理不方便，整體式凸

28、模還有消耗模具鋼多、浪費材料等缺點。所以整體式凹、凸模結構常用于形狀簡單的單個型腔中、小型模具或工藝試驗模具。 2）組合式凹模、凸模結構是指由兩個或兩個以上的零件組合而成的凹模或凸模。按組合方式的不同，可分為整體嵌入式、局部鑲嵌式和四壁拼合式等形式。，整體嵌入式多用于小型塑件多型腔的成型，使的各個型腔和型芯可以單獨加工，通過H7/m6的配合壓入到模板中，這種結構加工效率高，拆裝方便，容易保證形狀和尺寸精度。局部鑲嵌式多用于型腔、型芯有些局部不易加工成型或需要經常更換的模具結構。四壁拼合式主要用于大型和形狀復雜的凹模，通過把型腔四壁和底板分別加工，經研磨后壓入模套中組成型腔。 臺燈

29、燈罩的模具結構較小，模具型腔不規(guī)則，但形狀還較為簡單，可以采用組合式凹模、凸模結構，由于需要側向抽芯，又是一模兩件，總共做十個型芯，兩個主型芯，八個小型芯，型腔通過H7/m6配合壓入定模板。 4.2.2 成型零部件的工作尺寸計算 影響塑件的尺寸精度的因素很多，概括的說，有塑料原材料的、塑件結構和成型工藝、模具結構、模具制造和裝配、模具使用中的磨損的因素。在一般情況下，原材料收縮率的波動、模具的制造公差和成型零件的磨損是影響塑件的主要原因。因為收縮率的波動引起塑件尺寸誤差隨塑件尺寸的增大而增大，因此，生產大型塑件時，收縮率波動是影響塑件精度的主要因素，若單靠提高模具制造精度是困難和不經濟的，

30、應穩(wěn)定成型工藝條件和選擇收縮率波動較小的塑料；生產小型塑件時，模具制造公差和成型零件的磨損是影響塑件尺寸精度的主要因素，因此，應提高模具制造精度等級和減少磨損。 1.型腔和型芯相關尺寸計算 （1） 小型芯尺寸計算（見圖4.2） 圖4.2 小型芯零件圖 徑向尺寸的計算： 式中 ——模具徑向成型尺寸； ——塑料的平均收縮率； ——塑件徑向的基本尺寸； ——塑件的公差； ——模具的制造公差，一般取塑件公差的。 高度尺寸的計算： 式中 ——模具高度成型尺寸； ——塑件高度尺寸。 (2) 型芯凸模尺寸計算（見圖4.3） 圖4

31、.3 型芯凸模零件圖 徑向尺寸的計算： 高度尺寸的計算： 2．型腔尺寸計算： 定模板上部分成型尺寸計算（見圖4.4） 圖4.4 定模板成型尺寸圖 徑向尺寸的計算： 2) 高度尺寸的計算： 4.3 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)是指模具中由注塑機到型腔之間的進料通道。澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。澆注系統(tǒng)的設計是模具設計的一個重要環(huán)節(jié)，設計合理與否對塑件的性能、尺寸、質量及模具結構、塑件的利用率等有較大的影響。 對澆注系統(tǒng)進行時，一般應遵循以下基本原則： 1）結合型腔布局的考慮，盡可能采用平衡式分流道布置。

32、 2）盡量縮短熔體的流動距離，以便降低壓力的損失、縮短充模時間。因此，澆注系統(tǒng)的長度應盡可能的短，斷面尺寸合理，應盡量減少流道的彎折。 3）澆口尺寸、位置和數量的選擇十分關鍵，應有利于熔體流動，避免產生湍流，渦流、噴射和蛇形流動，并有利于排氣和補縮。 4）避免高壓熔體對模具型芯和嵌件產生沖擊，防止變形和位移的產生。 5）澆注系統(tǒng)的凝料方向應方便可靠，凝料應易于和制品分離或者易于切除和修整。 6）熔接痕部位與澆口尺寸，數量及位置有直接的關系，設計澆注系統(tǒng)時也優(yōu)先考慮到了熔接痕的部位，形態(tài)以及對制品質量的影響。 7）盡量減少因開設澆注系統(tǒng)而造成的塑料凝料用量的增加。 8）澆注系統(tǒng)的模具

33、工作表面應達到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中澆口應有IT8以上的精度要求。 9）設計澆注系統(tǒng)時應考慮儲存冷料的措施。 10）應盡可能使主流道中心與模板中心重合，若無法重合也應該使兩者的偏離距離盡可能縮小。 4.3.1 主流道的設計 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注塑機的噴嘴注射出的熔體導入分流道中。其形狀為圓錐形，主流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和充模時間。由于主流道要與高溫熔體及注塑機噴嘴反復接觸，所以在注射模中主流道部分做成可拆卸更換的澆口套。為了使主流道的料順利脫出，小端直徑比注塑機噴嘴直徑d稍大一點，所以臺燈燈架夾持器模具主流道澆口套小端直徑直徑為4mm，

34、故臺燈燈架夾持器的主流道的小端的直徑小端直徑設計為D=d+1=4+1=5mm. 主流道入口的凹坑球面半徑R2也應該大于注塑機噴嘴球頭半徑R1，注塑機噴嘴球頭半徑是12mm,所以澆口套球面半徑通常為13mm. 端面凹球面的深度一般為3～5mm，在這設計為 L=5mm 主流道的半錐角通常為2～ 4。過小則容易產生脫模困難，還會使充模時容體的流動阻力過大。過大的錐角則容易產生湍流或者渦流，卷入空氣。但對流動性較差的塑料可取的大些。由于主流道較長，取 = 主流道內壁的表面粗糙度應該在Ra0.8以下，拋光時沿軸向進行。主流道的長度L，一般按模板厚度確定。主流道的大端半徑取D=14mm

35、澆口套使用的材料的通常為T8或者T10A鋼，經淬火到硬度為50～54HRC。此澆口套設計成澆口套與定位圈分別為兩個零件，以臺階形式固定在定模座板上，如圖4.4所示。 圖4.4 臺燈支架夾持器模具用澆口套 4.3.2 澆口的設計 澆口是連接流道和型腔之間的一段細短通道。一般這段很短的通道截面很小，當熔融的塑料在高壓下通過澆口時，因為澆口的截面積很小，使塑料流速加快，而由于摩擦的作用，又使塑料的溫度升高，黏度降低，提高了塑料的流動性，有利于充滿型腔。因為它是澆注系統(tǒng)的關鍵部位，所以，澆口的位置及其形狀、尺寸的設計的正確與否直接決定著塑件質量、注射效果、注射效率。一般來說，注

36、射塑件出現的缺陷，如缺料、縮孔、融接痕、翹曲變形也往往是澆口設計不當造成的。 我此次選用的是側澆口，側澆口國外稱標準澆口，側澆口一般開設在分型面上，其截面形狀多為矩形，這類澆口可以根據塑件的形狀特征選擇其位置，加工和修正方便，因此他是應用較廣泛的一種澆口形式，普遍用于中小型塑件的多型腔模具，且對各種塑料的成型適應性均較強。側澆口的形式如下圖4.5所示。 側向進料的側澆口，對于中小型塑件，一般厚度t=0.5-2.0mm(或取塑件壁厚的1/3-2/3)，寬度b=1.5-5.0mm，澆口的長度l=0.7-2.0mm；端面進料的搭接式側澆口，搭接部分的長度，澆口長度l可適當加長，取l=2.0-3.

37、0mm；側面進料的搭接式澆口，其澆口長度選擇可參考端面進料的搭接式側澆口。 圖4.5 搭接式側澆口 4.4確定行腔數量及排列方式 為了使模具與注射機相匹配以提高生產率和經濟性，并保證塑件的精度，模具設計時應合理的確定型腔數目。根據以上分析可將該模具設計成一模四件的成型，擺放位置如圖4.6 圖4.6 行腔布置 4.5 側向分型與抽芯機構的設計 4.5.1側向抽芯機構的分類與組成 在零件的側面與主分型面的的運動方向有干涉的時候，就要用到側向分型與抽芯機構，該類機構有很多的組成種類，比如說采用機動的、液壓的、手動的等等。其

38、中機動的用的比較廣泛，主要特點是不需要設置專門的設備，是利用模具本身分型時產生的力，成本低，抽芯力大，生產效率高，故用的很廣泛。而液壓的需要設置專門的設備，增加了成本，但因其動作可靠，調節(jié)靈活，故用的也比較廣泛。而手動的主要是增加了工人的勞動強度，且效率較低，但在某些特殊的場合還是用的比較廣泛的。 經過綜合考慮，本次設計采用機動的最常用的斜導柱側向分型與抽芯機構。利用側滑塊與斜導柱的相互運動來實現。其中需要解決斜導柱的固定與側滑塊的安裝問題。下面列舉三種方案來討論這個問題： 方案一：斜導柱安裝在定模，側滑塊安裝在動模，見圖4.7。 圖4.7 斜導柱安裝在定模，側滑塊安裝在動模

39、 分析：此種方案是將斜導柱固定在定模部分側滑塊安裝在動模部分，此時有一個問題就是如何知道側滑塊已經合模到位了，為了避免側滑塊成型部分與下型芯（也就是主型芯）的直接接觸，應該設置側滑塊在合模過程中的準確定位問題，此時可以把導滑槽開在動模板上，導滑槽開到離下型芯大約6～7mm左右，這樣就形成了一個階梯狀的東西，這樣當側滑塊在斜導柱的作用下合模時，當側滑塊碰到這個階梯時，就表明側滑塊已經合模到位了。這樣的好處是可以減少成型部分的摩擦。但是如何在開模時使側滑塊準確定位，也是一個需要解決的問題，在這里我采用彈簧頂銷來使側滑塊在開模時準確定位。 方案二：斜導柱安裝在動模，側滑塊安裝在定模。 分析：由

40、于在開模的時候要求塑件包在動模上的型芯上，隨著動模一起向后運動，但此時，含有側抽芯的側滑塊在定模，這樣，側抽芯和開模就不能同時進行，否則會出現兩種情況：1.可能由于側抽芯的力大于開模方向的力，就會導致塑件留在定模的型腔內，導致塑件無法取出；2.可能由于開模方向的力大于側抽芯的力，這樣就有可能造成在動模向后運動時，而側滑塊不動，可能會拉裂塑件或損壞型芯。這就要求側抽芯與脫模分開進行。這就是說要增加一個機構。 方案三：斜導柱、側滑塊同時安裝在定模。 分析：由于兩者同時在定模，為了造成兩者的相對運動，需要在定模部分增加一個分型面，在主分型面未分開之前，讓定模部分的分型面先分開，這就需要采用定距順

41、序分型機構來實現。 方案四：斜導柱、側滑塊同時安裝在動模。 分析：同理方案三，也需要造成兩者的相對運動，而此時的動模在開模的時候是一起向后運動的，這樣就只能在推出塑件的時候來實現，可以采用推件板推出機構來實現。也就是用推件板的運動來實現斜導柱和側滑塊的相對運動，使之實現側抽芯的功能。 綜上分析以上四種方案，再結合本次設計的特點，綜合考慮后，決定采用方案一作為本次設計的主要側抽芯方案。 4.5.2 抽芯力與抽芯距的確定 本次設計中出現側抽芯的部分見圖4.8，其抽芯力計算公式如下： 圖4.8 側抽芯位置 根據塑件的側抽芯特點，確定本次設計的抽芯距為 S=5

42、mm。 4.6 推出機構的設計 每次注射模在注射機上合模注射結束以后，都必須將模具打開，然后把成型后的塑料制件及澆注系統(tǒng)的凝料從模具中推出，完成推出脫模的機構稱為推出機構。推出機構設計的合理性與可靠性直接影響到塑件的質量，因此，推出機構的設計是注射模設計中很重要的一個環(huán)節(jié)。 推出機構的設計要求： （1）推出機構設計時應盡量使塑件留于動模一側； （2）塑件在推出過程中比發(fā)生變形與損壞； （3）不損壞塑件的外觀質量； （4）合模時應使推出機構正確復位； （5）推出機構動作可靠。 本模具采用斜導桿推出，模具的拉料桿如圖4.9所示。 圖4.9

43、臺燈支架夾持器的拉料桿 4.6.1 推出力的計算 為了使塑件易于脫模，在動模上沿塑件脫模方向都應有脫模斜度和較高的表面質量。根據塑件尺寸，可取一定的脫模斜度，脫模斜度的大小一般為0.2～0.5 注射成型后，塑件在模具內冷卻定型，由于體積的收縮，對型芯產生包緊力。塑件要型芯中脫出，就必須克服因包緊力而產生的摩擦阻力。實踐證明，塑件在剛開始脫模時，所需要克服的阻力最大，也就是說這時候所要的脫模力最大。脫模力由下式計算 Ft=Ap(μcos-sin) 式中 Ft----脫模力； A----塑件包絡型芯的面積； μ——塑件對鋼的摩擦系數； p——塑件對型芯單位面積的包緊力，其值與

44、塑件的幾何形狀以及塑料的品種、成型工藝有關。一般情況下，模外冷卻的塑件模具合模后，在動模板與定模板之間的某些零部件組成一個能填充塑料熔體的模具型腔，模具型腔的形狀的與尺寸就決定了塑料制件的形狀與尺寸。構成模具型腔的所有零部件稱為成型零部件。 4.6.2 推出機構的選擇 在注塑模設計和生產中，廣泛使用推出機構的有推桿推出機構、推管推出機構、推件板推出機構等。推桿推出機構主要用于推出面積比較大的深桶塑件的推出；推桿的自由度大，而且推桿將截面積是圓形，制造，修配方便，容易達到推桿與模板或型芯上的配合精度，推桿推出的運動阻力小，推出動作靈活可靠，損壞后維修也方便，因此，這類機構在現實生產中大量使用

45、，是推出機構中最常見的結構形式。推管推出機構主要用于小的環(huán)形和筒形塑件或塑件上帶有孔的凸臺部分的推出；推件板推出機構主要用于薄壁塑件的推出。臺燈燈架夾持器的推出面積較大，適合用推桿推出機構，推桿為直通式推桿，四模各設置16根推桿，推桿規(guī)格為5105 。 4.6.3推桿的形狀、尺寸與固定形式 推桿是標準件，在市場上可以直接買到。在設計時應考慮到要由足夠的剛性，以承受推出力，否則就可能在推出時變形。 由于由許多推桿端部不是平的，所以這些推桿的端部就要進行線切割加工，使形狀與塑件的外形相貼，如圖3.10所示。 推桿工作部分與模板或型芯上推桿孔的配合常采用H8/f7～H8/f8的間隙配

46、合，視推桿直徑的大小與不同的塑料品種而定。 圖3.10推桿的固定形式 4.7 復位機構的設計 蓮蓬頭插座安裝墊復位機構干涉現象的校核： 校核公式為 hctan=Sc+ 式中 hc——在完全合模狀態(tài)下推桿端面離側型芯的最近距離； Sc——在垂直于開模方向的平面上，側型芯與推桿在分型面上投影范圍內重合長度； ⊿——在完全不干涉的情況下，推桿復位到hc位置時，側型芯 沿復位方向推桿側面的最小距離。 通過計算hctan>Sc+，所以在模具中，不需要使用先復位機構。 第五章 注塑機的選擇與校核 5.1 注塑機的選擇 對于模具設計，必須首先選則

47、合適的注塑機型號，以確定額定注射量、最大注射壓力、最大鎖模力、模具的安裝尺寸及開模行程等技術規(guī)范后，才能進行下面真正的模具設計。 根據塑件的形狀及尺寸，計算其在分型面上的投影面積和塑件以及澆注系統(tǒng)的質量，計算所需鎖模力、總注射物料量，然后才能初選設備。 由于制品的外觀由許多孔和凸臺組成，形狀復雜，首先利用Pro/E軟件的分析功能對制品的體積和在分型面上的投影面積進行計算與測量。在Pro/E軟件里打開三維模型，利用其質量屬性分析對表面積、體積、質量進行分析與計算。根據軟件計算得出結果如下： 塑件在分型面上的投影面積：4775.94mm2 塑件體積： V=19.65mm3 塑件密度：

48、=1.05g/cm3 所以塑件的質量： m = 19.65(1.05)=20.63g 根據任務書的要求，該塑件采用點澆口形式，并且采用一模一腔的形式， 加上澆注系統(tǒng)及冷凝料材料體積約為28mm3。 所以初選設備為XS-ZY-125 其主要技術規(guī)格見表5.1： 表5.1 XS-ZY-125設備主要技術規(guī)格 額定注射量/cm3 125 模具最大厚度/mm 300 螺桿直徑/mm 85 模具最小厚度/mm 200 注射壓力/Mpa 120 動定模固定板尺寸/mm 428458 注射行程/mm 115 拉桿空間/mm 260290 注射時間/s 3.0

49、合模方式 液壓-機械 螺桿轉數/(r/min) 21、27、40、65、80 液壓泵流量L/min 100，12 注射方式 螺桿式 液壓泵壓力/Mpa 6.5 鎖模力/KN 900 電動機功率/Kw 11 最大成型面積/mm 320 加熱功率/Kw 5 最大開合模行程/mm 300 螺桿驅動功率/Kw 4 噴嘴圓弧半徑/mm 12 噴嘴孔直徑/㎜ 4 頂出形式 兩側設有頂出，機械頂出，中心距為230 mm 5.2 模具參數的校核 1. 注射量的校核: 要求注射量不超過注射機的最大注射量，在注塑生產中，注塑機每一個成型周期向模具腔

50、內注入的塑料熔體體積或質量稱為塑件的注射量，其中包括澆注系統(tǒng)內所存留的塑料熔體體積，選擇注塑機時，必須保證塑件的注射量小于注塑機的最大注射量的（80～85）%，最小注射量不小于注塑機注射量的20%，根據式 kMmaxM M=∑Mi+m 式中 Mmax——注塑機最大注射量/mm3； Mi——澆注系統(tǒng)凝料的質量或體積/mm3； m——單個制件質量或體積/mm3； n——型腔數目/個； k——注射機最大注射量利用系數，一般取0.8。 0.8600.0178+0.023≈0.0408mm3。 故：注射機注射量滿足

51、要求。 2. 注射壓力的校核 塑料成型所需要的注射壓力是由塑料品種、注射機類型、噴嘴形式、塑件形狀以及澆注系統(tǒng)的壓力損失等因素決定的。注射壓力的校核是檢驗注射機的最大注射壓力能否滿足制品的成型要求。 所選的塑料原料為ABS，制件結構合理，流體流動性能好，其注射壓力在（70～100）Mpa之間，其值在所選的注射機成型范圍之內，故能滿足要求。 3. 鎖模力的校核 注射時塑料熔體充滿型腔的時候，存在較大的壓力，它會使模具從分型面漲開，該壓力等于塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上不重合的投影面積之和乘以型腔的壓力，它應小于注射機的最大鎖模力，才能使注射時不發(fā)生溢料和漲?，F象。 為了保證注射成型過程當

52、中型腔能夠可靠的鎖閉，必須滿足： （nA1+Aj）pFn (2123.73+641.3) 12080%=227kN<900kN 故：注射機鎖模力滿足要求。 4. 安裝部分尺寸校核 (1) 模具厚度校核 由于注射機的動模和定模固定板之間的距離都有一定的調節(jié)量H，因此，對安裝使用的模具厚度有一定的限制，一般情況下，模具的實際厚度H必須在注射機允許安裝的最大模具厚度和最小模具厚度之間。 所選用的注射機的模具最大厚度Hmax為300mm，最小模具厚度Hmin為200mm。所設計的模具總厚度為290mm，此值在所選注射機的最大模具厚度和最小模具厚度之間。因此，設計的模具厚度滿足注射機對模具

53、的合模要求。 (2) 模具的長度和寬度校核 本副模具采用壓板緊固的方式，將模具的固定板安放在壓板外側附近就能夠固定，模具為龍記2330型模坯，模架為280300㎜，注射機的裝夾空間為：370370mm，因此所設計的模具在注射機的裝夾范圍內，滿足要求。 (3) 澆口套球面尺寸 設計的模具時，澆口套內主流道始端的球面必須比注射機球面半徑略大一些,即R比r大1～2mm；主流道的小端直徑要比噴嘴直徑略大，即D比d大0.5～1mm。 設計中R取13mm（r=12mm），D取5mm(d=4mm)。 (4) 定位圈尺寸 為了使模具在注射機上安裝準確、可靠，定位圈的設計非常關鍵。見圖3.2，定位

54、圈的外徑尺寸必須與注射機的定位孔尺寸相匹配，為了使模具主流道的中心線與注射機噴嘴的中心線重合，通常采用間隙配合。定位圈的基本直徑為100mm，一部分用于壓緊主流道襯套，一部分與注射機上的定位孔配合，模具定模板上的定位圈與注射機的定位圈孔要有松動的間隙配合為H11/h11，定位圈與注射機裝配高度為8mm，總高為10mm，建1見圖5.1。 圖5.1 定位圈在模具上安裝示意圖 (5) 模具開模行程的校核 注射機的開模行程是受合模機構限制的，注射機的最大開模行程必須大于脫模距離，否則塑件無法從模具中取出。XS-ZY-125型注射機的合模形式為液壓-機械式式，其最大開模行程不受模具厚度的

55、影響。對于具有側向抽芯機構的注射模具，校核公式為： SH1+H2+(5～10)mm 式中 S——注射機最大開模行程/mm； H1——推出距離/mm； H2——包括澆注系統(tǒng)在內的塑件高度/mm。 即，開模行程要求： S15+102+(5～10)mm=122～127mm 而注射機最大開合模行程為300mm，實際合模行程為86mm，所以模具所需要的開模距離與注射機的最大開合模行程相適應。 綜上分析，本副模具與所選的注射機完全相互適應，模具的最大注射量、最大注射壓力、最大鎖模力及開模行程都在所選的注射機技術規(guī)格之內。 因此，所選的XS-ZY-125型注射機完全能夠符合本次模具設計

56、要求。 第六章 模具的工作原理和模具結構特點 6.1 模具工作原理 臺燈支架夾持器模具（如圖6.1a,b所示）工作原理： 模具注射結束，塑件固化后，開模時，動模向后移動，開模力通過斜導柱17帶動側型芯滑塊16，使其在定模板4的導滑槽內向外滑動，直至側型芯滑塊16與塑件完全脫開，完成側向抽芯動作。塑件包在型芯27上，隨動模繼續(xù)后移，直到注射機頂桿與模具推板2接觸，推出機構開始工作，推桿23將塑件從型芯上推出。 合模時，動模部分通過導柱21和導套22作用向前移動，復位桿5使推出機構復位，斜導柱17使滑塊16復位，最后滑塊16有楔緊塊14鎖緊，完成合模，進行下次注射。

57、 圖6.1a 臺燈支架夾持器模具總裝圖 圖6.1b 臺燈支架夾持器模具總裝圖(b) 6.2 模具結構特點 臺燈支架夾持器這個塑件看似并不是那么的復雜，但是從模具設計方面考慮下來要做這個塑件的模具還不是那么的簡單的，本次設計的一個難點是澆口位置的選擇，它需要根據塑件的結構與工藝特征和成型的質量要求，并分析塑料原材料的工藝特性與塑料熔體在模內的流動狀態(tài)成型的工藝條件等進行綜合考慮。最后參照我的塑件采用側澆口進料，由于澆口截面小，減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量，同時去除澆口容易，且不留明顯痕跡，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質量與美觀效果。另外的一個比較困的地方時分型面

58、的選擇，分型面應選在塑件外形最大輪廓處，應有利于塑件的順利脫模，應保證塑件的精度要求，應滿足塑件的外觀質量要求，便于模具的加工制造，應有利于排氣，綜合以上要求并結合塑件的特點，由于塑件是由圓和曲面組成，所以我選擇了曲面分型。 結 束 語 本次論文是關于臺燈支架夾持器注射模具設計。主要要求有測繪塑料件產品圖、分析臺燈支架夾持器塑料件成型要求與模具成型的結構、模具要求一模四腔，采用側澆口進料；需要采用斜導柱側向抽芯機構進行抽芯繪制模具裝配圖和主要成型零件圖。 在拿到畢業(yè)設計任務之后，我通過查閱一些基本資料和上學期所學，對模具的設計有了更進一步的了解。大致了解了模具的背景、發(fā)展方向。然

59、后通過學習老師提供的相關設計的資料，對模具有了更多的了解。比如說模具的主要機構。理解了自己設計的內容，并開始設計模具首先要選擇模架。根據塑件的結構特點選擇模具的澆口形式、分型面的位置等等。然后對模具的主要技術參數計算、驗證。得出設計方案。 在老師的指導下修改設計中出現的錯誤，并在自己的設計中加以修改，對在設計初期有較大出入的數值進行矯正，使結果更加準確。 我覺得這是一次很好的經驗。從對某個事物的不了解到自己設計出產品。都要經過這么一個學習的過程。自己要學會查找資料，虛心向人請教，不斷思考。這給以后遇到相同的問題時提供了很好的參考。 在畢業(yè)設計過程中，也暴露了很多的問題。我的知識太缺乏，包

60、括很多沒有學習過的知識和一些學習過可已經遺忘的。如果不是老師細心和耐心的指導，我也不可能按時的完成。 通過這次設計，我深深的理解了機械設計的全過程，體會了畢業(yè)設計的意義，畢業(yè)設計時是總結以前所學的專業(yè)內容，在結合老師的實際經驗，在老師的引領下主要依靠個人完成的一次大型課程設計。畢業(yè)設計要進行方案的選擇和評估，考慮其制造的可行性和市場的利用率，盡量設計一個簡單、實用、經濟、創(chuàng)新的東西，然后就是要根據現有的條件選擇零部件，應盡可能的結合實踐，降低成本。 致 謝 在本設計的開題論證、課題研究、論文撰寫和論文審校整個過程中，得到了老師的精心指導，使得本設計得以順利完

61、成，這其中飽含了老師的汗水和心血。在此我向老師表示衷心的感謝和崇高的敬意。同時也感謝班導師老師在這四年來對我們的虛心教導，在學習生活中給予我們很多幫助。 同時在此次畢業(yè)設計中也得到了許多同學的幫助，在設計過程中遇到的許多問題，大部分是通過和同學的討論解決的。 最后我要感謝三江學院，是母校給我們提供了優(yōu)良的學習環(huán)境。 參考文獻： [1] 屈華昌. 塑料成型工藝與模具設計. 北京：高等教育出版社，2007 [2] 陳萬林. 實用塑料注射模設計與制造. 北京：機械工業(yè)出版社，2002 [3] 王之櫟等

62、編. 機械設計綜合課程設計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2007.12 [4] 閻亞林. 塑料模具圖冊. 北京：高等教育出版社，2004 [5] 呂廣庶，張遠明. 工程材料及成型技術基礎[M]. 北京：高等教育出版社，2001.9 [6] 李志剛. 中國模具設計大典（第一卷）[M]. 南昌：江西科學技術出版社，2003 [7] 北航CAXA教育培訓中心主編.CAXA電子圖板V2實例教程[M]. 北京：航空航天大學出版社，2001.10 [8] 劉萬菊 主編. 數控加工工藝及編程[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2007.1 [9] 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. 烏格拉爾（Ansel C.Ugural）著；李良軍縮編.重慶：重慶大學出版社，2005.1