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1、毕业设计（论文）题 目：五福吸顶灯下罩注塑成型工艺与模具设计学 生： 指导老师： 系 别： 材料科学与工程系 专 业： 材料成型及控制工程 班 级： 材料成型 0703 学 号： 2011年 6月福建工程学院本科毕业设计(论文)作者承诺保证书本人郑重承诺： 本篇毕业设计(论文)的内容真实、可靠。如果存在弄虚作假、抄袭的情况，本人愿承担全部责任。学生签名：年 月 日福建工程学院本科毕业设计(论文)指导教师承诺保证书本人郑重承诺：我已按有关规定对本篇毕业设计(论文)的选题与内容进行了指导和审核，该同学的毕业设计（论文）中未发现弄虚作假、抄袭的现象，本人愿承担指导教师的相关责任。指导教师签名：年 月
2、 日目 录1 选题背景31.1 选题的目的及意义31.2 吸顶灯下罩现状与发展形势31.3 国内塑料模具工业现状及发展方向42 透明PS五福吸顶灯下罩的注塑成型工艺分析52.1 塑件分析及设计要求52.2 塑件材质分析62.2.1 PS材料62.3 成型工艺条件的确定82.3.1 Moldflow模拟分析82.3.2 PS注射成型过程及工艺参数的确定112.4 初步确定型腔数目及排布方式122.5 注塑机的选择122.5.1 体积和质量的计算122.5.2 按注射机的最大注射量确定型腔数目122.5.3 注射机的简介133 模具设计过程143.1 浇注系统的设计143.1.1主流道的设计143
3、.2 浇口设计163.3 分型面的选择设计原则183.4 成型零部件的设计193.4.1 成型零件的结构设计193.4.2 成型零件的尺寸计算213.5 侧抽机构设计223.5.1 抽芯距的确定与抽拔力的计算223.5.2 斜导柱分型抽芯机构的设计233.6 模架的选择243.7 导向机构的设计253.7.1 导柱的设计253.7.2 导套的设计263.8 脱模机构的设计263.8.1 推出机构的设计273.8.2 脱模力的计算283.8.3 推件板厚度尺寸的计算283.9 模具冷却系统的设计293.10 模具加热系统的设计313.11 模具排气槽的设计314 模具材料的选择325 模具的校核
4、计算325.1 成型零件的强度和刚度校核335.1.1 型腔侧壁厚度的计算335.1.2 型腔底板厚度的计算335.2 注射机参数校核345.2.1 最大注射量的校核345.2.2 锁模力与注射压力的校核345.2.3 模具安装尺寸的校核346 吸顶灯下罩注射模总装图357 总结38致谢语39参考文献2五福吸顶灯下罩注塑成型工艺与模具设计摘要：本次设计的是吸顶灯下罩的注塑模具。五福吸顶灯下罩属于日常生活用品，所用材料是当前应用较为广泛的热塑性塑料PS。该五福吸顶灯下罩有如下特点：（1）外部结构比较复杂；（2）表面比较光滑，表面粗糙度小，对模具型腔与型芯的精度要求较高。根据PS的成型工艺性能，结
5、合Moldflow软件的模拟分析功能，优化了注射成型工艺参数，确定了成型方案：采用单分型面，根据模具的型腔数目以及最大注塑量、注射压力、锁模力、模具的安装尺寸等因素选择了注射机，选择成型零部件的尺寸；采用直浇口；利用带头导柱导向，推件板顶料,滑块侧抽，同时完成侧抽和顶出完成脱模，并对模具的材料进行了选择，如此设计出的结构可确保模具工作运行可靠。最后对模具结构与注射机的匹配进行了校核。用UG绘制出模具三维图形，并用AutoCAD绘制了一套模具装配图和零件图。 此次设计的过程中查阅了大量的模具设计资料，通过吸顶灯下罩塑料模具的设计与应用，实现了吸顶灯下罩制作工艺上的突破，同原有的设计方法相比，模具
6、的应用不但提高了生产效率而且提升了产品的质量，模具整体设计的思路和要求符合现代设计潮流和未来的发展方向。关键词：五福吸顶灯 PS 模流分析 直浇口 注塑成型The Injection Molding Process and Design of Mold for Wufu Ceiling Light LampshadeAbstract： This design is a plastic mold for WuFu Ceiling Light Lampshade.This product is a kind of daily-life thing and its material is therm
7、oplastic PS. It has the following characteristics: (1) the external structure are complex.(2) The surface of the product is smooth，so the surface roughness is small The precision request for the core and die space is high; According to PS molding process performance.With Moldflow software simulation
8、 features.Optimize Injection molding process parameters.Determine the shape of the program；Also adopt single parting surfaceaccording to the factors of the number of molding die cavity and the maximum injection、injection pressure、locking force、the installed dimension of the mould and so on. choose i
9、njection machinethe dimension of molding partsadopt straight gate.use guide pillar Taking the lead to guide，use Pushing board to Launch Plastic，Slider Pump Side.At the same time，completeing with the side pumping and complete stripping.And choose the material of molding, such design of structure can
10、ensure the reliability of molding in operationat last ,check the matching for the structure of molding with injection machine.Drawing the three dimension of molding with UG.and drawing a set of molding assembly drawing and part drawing with AutoCAD. I have consulted massive materials of the plastic
11、mold design and manufacture in this design processThrough the design of the Wufu Ceiling Light Lampshade,the processing technology of the Wufu Ceiling Light Lampshade is broken through Compared with previous technology.it increase productivity and product quality.The overall design mentality and req
12、uest conform to the modern design tidal and development direction of the futureKey words: Wufu Ceiling Light Lampshade PS Mold flow analysis Sprue Injection Molding1 选题背景1.1 选题的目的及意义随着塑料材料研究的不断深入和塑料应用的日趋广泛，在现代工业和日用产品中所用到的越来越多地采用塑料来制造。PS材料所具有的优越性能使它在国民经济发展中占有重要的地位。吸顶灯下罩作为日常生活中吸顶灯的灯罩，它的外壳采用透明PS塑料加工值得我
13、们去研究。吸顶灯是一种灯具，由基座、灯座、灯罩和电光源等部分构成，因其顶部(基座)隐藏在天花板内而得名。光源有普通白灯泡，荧光灯、高强度气体放电灯、卤钨灯等。不同光源的灯具适用的场所各有不同。灯罩有玻璃罩、玻璃棒、玻璃片、有机玻璃罩和格栅罩、格栅反射罩等。其中玻璃罩按形状不同又分圆罩、方罩、长形罩、直筒形罩和各种花色造型罩；按工艺不同又分为透明、乳白、磨砂、彩色和喷金等几种。根据电光源和灯罩构造的不同,常见吸顶灯有普通吸顶灯、节能吸顶灯、玻璃罩吸顶灯和格栅灯等几种灯型。吸顶灯下罩是吸顶灯的重要组成部分，其主要作用是：遮挡强光，避免光线直接照射入人眼，引起晕眩；保护作用，能够防止灰尘、油烟的侵袭
14、，从而延长灯泡的使用寿命；装饰作用，灯罩的颜色与造型搭配的好同样也会给人一种视觉上的享受。吸顶灯下罩质量的优劣直接影响吸顶灯的照明程度和安全美观，并起着至关重要的作用。生产吸顶灯下罩的材料种类多，主要有陶瓷吸顶灯下罩 、塑料吸顶灯下罩、人造云石吸顶灯下罩、铝合金吸顶灯下罩等。由于塑料吸顶灯下罩不但可以解决铝合金和陶瓷的价格较贵等问题，而且具有质量轻、耐高温、高透光率、不易变形、不易破碎、抗紫外线、不发黄等优点，其市场发展空间非常宽广。1.2 吸顶灯下罩现状与发展形势现阶段，在国内的各种民用吸顶灯下罩中，传统的吸顶灯下罩以其结构简单、价格低廉在国内得到广泛的应用。但随着人们追求高品质的生活，吸顶
15、灯越来越人性化、个性化、节能减碳，吸顶灯的结构也不在是那么固定的结构和形式，所以吸顶灯下罩也慢慢的趋于多元化。国内的吸顶灯下罩材质大部分为塑料，现在人们的生活水平提高，追求高品质的生活，越来越喜欢精致的东西，所以水晶类的灯罩越来受欢迎。但由于水晶的价格比较高，使吸顶灯下罩材质成本增加，同时也存在水晶吸顶灯下罩的制造工艺较困难，模具成本较大，对于中小批量的生产不划算，故塑料吸顶灯下罩还是主要的产品，但如何使其外观兼具实用和美观性成为了各企业取得市场占有率的关键。虽然这种吸顶灯下罩已经生产了多年，相关的技术也比较的完善，但以前并为对此有足够的重视，主要集中在吸顶灯的设计和创新上，而今人们在看到吸顶
16、灯都差不多的条件下，也会去注意吸顶灯下罩的工艺和材质。虽然水晶吸顶灯下罩给人于高贵有质感的印象，但塑料吸顶灯下罩要比水晶吸顶灯下罩性价比高，而且质量轻、高透光率等，都是水晶吸顶灯下罩所不具备的，塑料吸顶灯下罩也可通过电镀铬色、喷漆磨砂处理，使其具有像水晶一样的外观，由于塑料吸顶灯下罩具备这些优良特性，使得它在国内的市场发展空间非常宽广，不必担心会被其它所替代。1.3 国内塑料模具工业现状及发展方向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。在大型模具方面已能生产48英寸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
17、模具，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具；就成型工艺方面，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；在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG、美国Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的
18、C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，不仅取得了一定的技术经济效益，而且促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。就我国国内在模具方面的自主创新而言，近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统也有了很大发展：比如北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。而在模具材料的选择上，国内
19、已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SM、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大影响，但总体使用量仍较少。塑料模具标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度的商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%80%相比，仍有差距。2 透明PS五福吸顶灯下罩的注塑成型工艺分析2.1 塑件分析及设计要求塑件的三维立体图可以通过UG软件来建模，建模后塑件的外形便可以直观的表达出来。在运用UG软件造型的过程中，要保证塑件形状和尺寸的正确，而且要把塑件上各个部分的形状和位置都准确的表达出
20、来。五福吸顶灯下罩的造型比较简单，外轮廓可以直接通过旋转、阵列、旋转特征得到，然后再进行卡扣等部分的建模即可。建模后将3D图转换为二维工程图，再用AutoCAD进行修改和尺寸标注。图2-1和图2-2所示分别为五福吸顶灯下罩的UG图和CAD图。图2-1 五福吸顶灯下罩的UG三维示意图图2-2 五福吸顶灯下罩CAD视图如图2所示零件图分析，该塑件总体形状为半球形，在外缘轮廓上有大小不一规则的曲面；边缘分布哲120个球；底部有三个分布不同角度的卡扣。其外型尺寸为402mm402mm91mm，最大壁厚4mm,最小壁厚2mm。除了配合尺寸要求精度较高外，其他尺寸精度要求相对较低, 再结合其材料性能，公差
21、等级为MT3，属于一般公差，未注尺寸公差等级为MT5。因此该塑件属于简单程度。由于吸顶灯下罩是利用光的反射将光线尽量集中照到需要照的地方，防止灰尘，油烟侵袭照明配件，从而延长灯泡的使用寿命。所以要求其具有较高的透光率、耐腐蚀、耐高温，并且要求具有较高抗老化、抗蠕变等性能。又PS成型塑件光泽性好，应避免熔接痕、刮痕的缺陷。塑件内外表面都为重要表面，表面光洁度要达到12级，而卡扣等处表面粗超度要求不高，一般取1.6。成型时主要考虑内外表面的成型表面质量。2.2 塑件材质分析2.2.1 PS材料物理性质：聚苯乙烯是指有苯乙烯单体经自由基缩聚反应合成的聚合物，简称PS。玻璃化温度8090，非晶态密度1
22、.041.06克/厘米3，晶体密度1.111.12克/厘米3，熔融温度240，电阻率为10201022欧厘米。导热系数30时0.116瓦/(米开)。通常的聚苯乙烯为非晶态无规聚合物，具有优良的绝热、绝缘和透明性，长期使用温度070，但脆，低温易开裂。此外还有全同和间同立构聚苯乙烯。全同聚合物有高结晶性。结构PS一般为头尾结构，主链为饱和碳链，侧基为共轭苯环，使分子结构不规整，增大了分子的刚性，使PS成为非结晶性的线型聚合物。由于苯环存在，PS具有较高的Tg（8082），所以在室温下是透明而坚硬的，由于分子链的刚性，易引起应力开裂。 聚苯乙烯无色透明，能自由着色，相对密度也仅次于PP、PE，具有
23、优异的电性能，特别是高频特性好，次于F-4、PPO。另外，在光稳定性方面仅次于甲基丙烯酸树脂，但抗放射线能力是所有塑料中最强的。聚苯乙烯最重要的特点是熔融时的热稳定性和流动性非常好，所以易成型加工，特别是注射成型容易，适合大量生产。成型收缩率小，成型品尺寸稳定性也好。 热性能：最高工作温度为6080。当加热至Tg以上，PS转变为高弹态，且保持这种状态在较宽的范围内，这就使其热成型提供方便。PS的热变形温度为7080，脆化温度为-30，PS在高真空和330380下剧烈降解。大多数商业用的PS都是透明的、非晶体材料。PS具有非常好的几何稳定性、热稳定性、光学透过特性、电绝缘特性以及很微小的吸湿倾向
24、。它能够抵抗水、稀释的无机酸，但能够被强氧化酸如浓硫酸所腐蚀，并且能够在一些有机溶剂中膨胀变形。典型的收缩率在0.40.7%之间。典型用途 聚苯乙烯的经常被用来制作泡沫塑料制品。聚苯乙烯还可以和其他橡胶类型高分子材料共聚生成各种不同力学性能的产品。日常生活中常见的应用有各种一次性塑料餐具，透明CD盒等等。产品包装，家庭用品（餐具、托盘等），电气（透明容器、光源散射器、绝缘薄膜等）。PS的主要性能指标如表2.2-1表2.2-1 PS的主要性能指标密度gcm-31.041.06屈服强度MPa3563玻璃化温度100弯曲强度MPa6198吸水率（%）0.030.05拉伸弹性模量GMPa2.83.5熔
25、点130160抗拉强度MPa3563计算收缩率（%）0.50.6比热容（kg）-113402.3 成型工艺条件的确定为了得到尺寸准确、表面质量良好的塑件，在设计模具时，要从工艺条件、设备、用料、操作方法等方面进行综合考虑。对于不同的材料、不同的制件，由于材料的流动性不同，填充的难易程度也不同，因此可以借助Moldflow软件对塑件进行各方面的分析，以便确定最佳浇口位置、冷却系统布置等。另外通过对分析结果的比较，譬如对冷流痕、气泡、充填时间等的比较，可以发现各个方案之间的不足，然后经过综合考虑，得到最佳方案，以避免出现塑件质量不合格等问题。2.3.1 Moldflow模拟分析首先，在UG软件中将
26、造型好的塑件另存为“stl”格式的文件，再将该“stl”文件导入到Moldflow软件中，刚导入的塑件是没有网格的，因此无法对其进行分析。根据Moldflow软件对有限元网格的要求，对塑件进网格划分和网格修补，最终得到较为完善的有限元网格参数2。才可以进行以下的分析。然后，进行材料选择，该塑件的材料为PS，选好材料后对成型条件的选择可直接采用系统缺省值，等这些设置好后，即可进行最佳浇口位置分析。最佳浇口位置分析结果中，对最佳浇口位置的表达有两种：一是以数值表达，该数值即为最佳浇口位置，数值在结果概要中显示，分析结果中，五福吸顶灯下罩的最佳浇口位置为Near node=566；二是以状态图表达，
27、但状态图中所显示的最佳的浇口位置是一个区域而不是一个点，图中，蓝色的区域为最佳浇口位置区域，浇口设在该区域可保证注塑过程的熔体流动的平衡性。如图2-3所示，最佳浇口位置区域在外部中心附近一带，根据塑件的技术要求，浇口不宜设计在曲面处，因为设计在曲面处会严重影响此处的外观。因此可以考虑将浇口位置开设在中心10圆柱面上，因为该面不会影响外观，也不会使塑件产生缺陷。另外，从颜色上看，次佳浇口位置也在曲面上不符合塑件技术要求，而为第三佳浇口位置的塑件的底部端面部方便浇口的开设，因此此处也可以考虑设置浇口位置。我们可以通过方案的比较来选择最佳的浇口位置。方案一浇口开设在塑件的顶部、方案二浇口开设在塑件的
28、底部。图2-3 最佳浇口位置利用Moldflow软件分别对这两个浇口位置进行成型工艺分析，我们可以通过分析结果的比较，结合制造的难以程度、经济性等方面综合考虑，最后再选择最佳浇口位置。 最佳浇口的选择是为塑件成型的后续分析做准备。在塑件上选好浇口位置后，在分析项目中选择分析顺序，便可以进行分析。我们可以通过对分析结果的观察，来发现在塑件注塑过程中可能出现的问题和缺陷。 图2-4 方案一的充填时间 图2-5 方案二的充填时间如图2-4与2-5所示，是浇口位置分别开设在螺纹端部和塑件顶部的充填时间分析图，由图上可以看出，当浇口开设在顶部时(即方案一)，由于料流可以从中间往四周填充型腔，因此其充填时
29、间较短，为1.783s。而方案二中，由于料流只能往上充填型腔，因此其充填时间较长，为2.989s。分析结果中，也可以得到其他诸如气穴、熔接痕等对塑件质量有较大影响的缺陷。气穴的产生是因为进料时气体不能及时排出并在型腔某处堆积而产生的，这有可能会引起注射压力过大。同时，部分气体还会在压力作用下渗进塑料中去，使塑件产生气泡及组织疏松等现象，熔合不良而引起强度下降。如图2-6与2-7所示，为两个方案的气穴分布和数量多少的比较： 图2-7 方案一的气穴 图2-8 方案二的气穴图中品红色部分即为气穴，由以上两个图中可以看出，方案一中产生的气穴数量略多于方案二，除了与方案二相似部分分布在塑件顶部外表面上之
30、外，还有些部分分布底部端面上。说明气体大部分都在型腔的这两处堆积，而这两处正好都处在分型面上，因此对于气穴堆积的问题，可以通过分型面间隙排气来消除。因此在气穴方面上方案一与方案二相差不大。如图2-9与2-10所示，是两方案形成的熔接痕数量和分布的比较。图中黑色线条即为熔接痕。熔接痕的存在和气穴的存在一样会使塑件的强度变差，因此在模具设计时，也要注意尽量减少熔接痕的数量和分布位置。通常可以通过局部加热的方法提高制品发生熔接痕部位的温度，从而保证塑件的整体强度。为了减少熔接痕的数量，在模具设计时可以考虑开设冷料穴，防止低温熔体注入；或开设排气糟，提高排气效果，减少熔体分解。从图中可以看出，方案一产
31、生的熔接痕数量略多于方案二，但是多余部分几乎都分布在底部端面上，而底部端面刚好是和吸顶灯底盘配合，此处熔接痕不影响外观的。 图2-9 方案一的熔接痕 图2-10 方案二的熔接痕从模具的加工上来看，方案一的浇口方便开设，只要直接从主流道上向下开设直浇口即可；而方案一则提高了模具结构的复杂性和加工的难度。结合Moldflow软件分析结果综合考虑，选择方案一，即浇口位置开设在塑件的顶部。2.3.2 PS注射成型过程及工艺参数的确定（1）注塑成型过程干燥处理：除非储存不当，通常不需要干燥处理。如果需要干燥，建议干燥条件为引引80C、2至3小时成型前的准备。注射过程。塑件在注射机料筒内经过加热、塑化达到
32、流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。塑件的后处理。（2）注塑工艺参数 注塑机：柱塞式。喷嘴形式及温度：直通式，160170。熔化温度：180280。对于阻燃型材料其上限为250。料筒温度：后段170190 前段：140160。模具温度：3265。注射压力：60120 MPa。保压压力：4060MPa。成型周期: 4090s。2.4 初步确定型腔数目及排布方式为了使模具与注塑机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，设计模具时应确定型腔数目。常根据经济性、注射机的额定锁模力、塑件精度以及注塑机的最大注塑量来确定型腔数目。
33、塑件为外形尺寸402mm402mm91mm，壁薄的壳类塑件。考虑到成型的精度要求，成型时选用一模一腔的结构。2.5 注塑机的选择2.5.1 体积和质量的计算由于五福吸顶灯下罩上有一部分曲面，且各个部分壁厚不一，因而塑件的体积和质量不好计算。为了方便快捷的得到塑件的体积和质量，可直接使用UG软件自动计算出造型好的塑件体积和质量，质量属性如图2-11和2-12所示。塑件的体积：V件=9.519838772105mm3,= 9.520102 cm3；取平均密度：=1.05g/ cm31.0510-3 kg/ cm3；塑件的质量：M件=V件999.6g；浇注系统的体积：V浇3683.8964 mm33
34、.684 cm3；故总的注射体积：V总9.520102+3.684 cm3955.684 cm3； 图2-11塑件体积 图2-12浇注系统体积2.5.2 按注射机的最大注射量确定型腔数目根据公式 得 注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8； 注射机最大注射量，cm或g； 浇注系统凝料量，cm或g； 单个塑件体积或质量，cm或g；根据塑件的结构及尺寸精度要求,该塑件在注射时采用1模1腔 n=1 ；则 注射机最大最大注射量=n(V件+ V浇)= V总n=955.6841.05=1003.468g2.5.3 注射机的简介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的一大突破,
35、目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的30%;注塑机的产量占整个塑料机械产量的50%.成为塑料成型设备制造业中增长最快,产量最多的机种之一。注塑机的分类方式很多,目前尚未形成完全统一标准的分类方法.常用的说法有:（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。此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类,但日常生活中用的较少。注塑机基本参数注塑机的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,合模装置的基本尺寸,开合模速度,空循环时间等.这些参数是设计,制造,购买和使用注塑机的主要依据。(1)公称注塑量；指在对空注
36、射的情况下,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时,注射装置所能达到的最大注射量,反映了注塑机的加工能力。(2)注射压力；为了克服熔料流经喷嘴,浇道和型腔时的流动阻力,螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力,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,除了必须有足够的注射压力外,熔料还必须有一定的流动速率,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。(4)塑化能力；单位时间内所能塑化的物料量。塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调,若塑化能力高而机器的空循环时间长,则不能发挥塑化装置的能力,反之则会加长成型周期。(5)锁模力；注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力,
37、在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开。(6)合模装置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉杆空间,模板间最大开距,动模板的行程,模具最大厚度与最小厚度等.这些参数规定了机器加工制件所使用的模具尺寸范围。(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的速度要合理,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,取出制件等动作的情况下,完成一次循环所需的时间。查注射机主要技术参数表取CJ520M2,主要技术参数如下；3 模具设计过程3.1 浇注系统的设计浇注系统的设计原则：浇口位置应尽量选择在分型面上，以便于模具加工
38、及使用时浇口的清理；浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使其流程为最短；浇口的位置应保证塑料流入型腔时，对着型腔中宽敞、壁厚位置，以便于塑料的流入；避免塑料在流入型腔时直冲型腔壁，型芯或嵌件，使塑料能尽快的流入到型腔各部位，并避免型芯或嵌件变形；尽量避免使制件产生熔接痕；或使其熔接痕产生在之间不重要的位置；浇口位置及其塑料流入方向，应使塑料在流入型腔时；能沿着型腔平行方向均匀的流入，并有利于型腔内气体的排出。3.1.1主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体入口处，它将注射机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。主流道的形状一般为圆锥形，锥角为26，以便于塑料熔体按顺序顺利地向前流动，开
39、模时主流道凝料又能顺利地被拔出。主流道一般垂直于分型面，其表面粗糙度Ra0.8m，主流道抛光时应沿轴向，若沿圆周进行抛光，产生侧向凹凸面后，主流道凝料便难以拔出。1) 主流道的尺寸：根据计算公式如下所示；主流道始端直径：；球面凹坑半径：； 主流道长度L取90mm；锥角2 6；其中d为注射机喷嘴孔半径，为喷嘴球面半径。根据所选CJ520M2型号注射机的相关尺寸得d=4,球半径=10，所以可以算出：主流道始端半径D=4+(0.51)mm可取4.5mm；球面凹坑半径可取11mm，锥角取3.5。2) 浇口套的选择根据直浇口的特点，如图3-1和图3-2分别所示为所选浇口套的CAD和UG结构图。通过采用两
40、个内六角螺钉M5固定在定模板上，浇口套固定段与定模板之间采用过渡配合H7/n6。标准浇口套的相关尺寸已经标准化；图3-1浇口套CAD图 图3-2浇口套UG图3) 定位圈的选择定位圈是标准件，根据不同的直径有不同的标准。该副模具所选的定位圈直径为150mm，内径110mm，厚度为15，采用两个内六角螺钉M8固定形式，其形状和尺寸如图3-3和3-4所示。 图3-3定位圈CAD视图 图3-4定位圈UG视图3.2 浇口设计浇口亦称进料口,是连接分流道与型腔的熔体的通道，也是注塑模进料系统的最后部分。浇口的设计与位置的选择恰当与否，直接关系到塑件能否完好的高质量地注射成型。浇注系统的设计对注射成型效率和
41、塑件的质量有直接影响，是注射模具设计很重要的一环。浇注系统一般由主流道、分流道、浇口、冷料穴、排气槽等部分组成。其基本作用为：（1）从流道来的熔融塑料以最快的速度进入充满型腔。（2）型腔充满后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔能还未冷却的塑料回流。根据浇口的特点，浇口可分为限制性和非限制性浇口两类。以下是几种常用浇口的比较：点浇口：浇口在开模时可自行切段，有利于自动化操作；浇口残留的痕迹很小，对塑件的外观影响不大；而且点浇口能有效增大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热，从而使熔体黏度下降、流动性提高。点浇口适用于成型表观黏度随剪切速率增大而明显降低和延黏度较低的塑料熔体、薄壁塑件。潜伏式浇口：这
42、种浇口分流道位于分型面上，浇口潜入分型面下面，沿斜向进入型腔。该浇口一般设在产品内表面或侧面隐蔽处，不影响外观，而且在开模时，浇口凝料会自动切断。但对于强韧性塑料（如PA）或脆性塑料（如PS），潜伏式浇口是不合适的。侧浇口：一般开设在分型面上，侧浇口的位置选择比较灵活，并且加工容易、修正方便，运用点浇口成型的模具，除去浇口方便，残留的痕迹小。但是侧浇口容易使塑件形成熔接痕、缩孔、凹陷等缺陷，注射压力损失较大，壳形塑件容易排气不良。直接浇口：既是主流道浇口,属于非限制性浇口。 塑料熔体由主流道的大端直接进入型腔，因而具有流动阻力小，流动流程短及补给时间长等特点。但是也有一定的缺点如进料处有较大的
43、残余应力而导致塑件翘曲变形,由于浇口较大驱除浇口痕迹较困难，而且痕迹较大，影响美观.这种浇口多用于注射大型、厚壁、深型腔的同型或壳形塑件，尤其是热敏性塑料或粘度特别高的塑料，所以浇口只适用于单型腔模具。根据之前Moldflow软件对浇口位置进行成型工艺分析得到最佳浇口位置后，再对比以上四种种形式的浇口的特点，再结合塑件的结构特点、技术要求和塑件材料的成型特性制造的难易程度、经济性等方面综合考虑，最后本设计采用直浇口。如图3-5和3-6所示为浇口设计图： . 图3-5 浇口CAD示意图 图3-6 浇口三维示意图3.3 分型面的选择设计原则分型面是决定模具结构形式的重要因素。它与模具的整体结构和模
44、具的制造艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模。选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则：a.分型面应选在塑件外形最大轮廓处；b.确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模；c.保证塑件的精度；d.满足塑件的外观质量要求；e.便于模具制造加工；f.注意对在型面积的影响；g.对排气效果；h.对侧抽芯的影响；由于该塑件简单对称，仅有一个最大轮廓面在底部，且三个卡扣又分布在这个面上，根据分型面选择原则，塑件的分型面设计示意图如图3-7和3-8所示。 图3-7 分型面CAD示意图图3-8 分型面UG三维示意图 3.4 成型零部件的设计构成模具型腔的所有零件统称为成型零部件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。模具闭合时，成型零件构成了成型塑料制品的型腔。因此为了保证塑件的形状、表面粗糙度符合技术要求，就要求成型零件要有正确的几何形状、较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度。在模具设计时，成型零件的精度一般要比塑件的精度高一到两级。在成型零件工作过程中，其表面直接与高温的熔料接触
