156多用工作灯后盖注塑模具设计含全套说明书和CAD图纸资料.docx
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156多用工作灯后盖注塑模具设计含全套说明书和CAD图纸资料
摘要
塑料是以树脂为主要成分的高分子有机化合物,树脂可分为天然树脂和合成树脂两大类,塑料大多采用合成树脂.塑料制件之所以能得到广泛应用,是由于它们本身具有的一系列特殊优点决定的.塑料工业是新兴的工业,是随着石油工业的发展应运而生的,目前塑料制件几乎已经进入一切工业部门以及人民日常生活的各个领域.塑料工业又是一个飞速发展的工业领域.我国的香港与深圳等地区,其模具工业主要是从事塑料模具的制造与塑料制件的生产.在江苏省、浙江省、上海市及其以南地区，尤其在浙江省从事塑料模具的制造与塑料制件的开发的个体企业也日益增多。
本设计说明书对塑料模具设计的各种成型方法，成型材料的设计，成型，成型零件的加工工艺（主要有线切割，电火花加工，数控车床，加工中心），主要设计参数的计算，产品缺陷及其解决方法，模具总体结构设计及零部件的设计较详细的做了介绍。
综上所述，塑料成型工业在基础工业中的地位和对国民经济的影响显得日益重要。
关键词：
模具结构、浇注系统、加工工艺。
第一章．拟定模具结构形式-------------------------4
1.1确定型腔数量及排列方-----------------------------4
第二章．注射机型号的确定-------------------------4
第三章．分型面位置的确定-------------------------5
第四章．浇注系统形式和浇口的设计-----------------6
4.1确定浇注系统的基本要点---------------------------6
4.2主浇道的设计-----------------------------------7
4.2.1主流道的尺寸----------------------------------7
4.2.2主流道衬套的形式------------------------------7
4.2.3主流道衬套的固定------------------------------8
4.3分流口的设计-----------------------------------8
4.4浇口的设计------------------------------------10
4.4.1浇口的选用----------------------------------10
4.5浇口系统的平衡--------------------------------11
4.6排气槽的设计----------------------------------11
4.7冷料穴的设计----------------------------------11
第五章．成型零件的设计与加工工艺----------------12
5.1成型零件的结构设计------------------------------12
第六章．冷却水道的设计--------------------------13
第七章．成型零件的加工工艺---------------------13
7.1成型特性--------------------------------------13
7.2型腔的加工工艺----------------------------------14
7.3型腔和型心加工前的准备----------------------------14
第八章．结构零部件的设计--------------------------14
第九章．脱模推出机构的设计------------------------14
第十章．模具的试模与修模--------------------------15
第十一章．模具的动作过程--------------------------15
结论-------------------------------------------19
致谢-------------------------------------------20
参考文献--------------------------------------16
附录一主型心的编程（加工中心）程序--------------------17
附表一机械加工工艺规程------------------------------18
第一章拟定模具结构形式
1.1确定型腔数量及排列形式
型腔的数量是由长方给定的，为“一出二”即一模两型腔，他们已考虑了本产品的生产批量（大批量生产）和自己的注射机型号。
因此我们设计的模具为多型腔的模具。
考虑到模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计，模具的型腔排列方式如下图1.1所示：
1.2模具结构形式的确定
由于塑料外观质量可靠要求高，尺寸精度要求一般，且装配精度要求高，因此我们设计的模具采用多型腔单分型面。
第二章注射机型号的确定
一般工厂的塑胶部都拥有从小到大各种型号的注射机。
中等型号的占大部分，小型号和大型号的占一小部分。
所以我们不必过多的考虑注射机型号。
具体的模具厂方提供的注射机型号和规格等参数如下：
注射量：
125g
锁模力：
500T
模板大小：
330X440㎜
拉杆内间距：
280X250㎜
开模距离：
220㎜
模具定位孔距离：
55㎜
喷嘴球半径：
SR20㎜
螺杆转速（r/min）:
20～30
注射压力/MPa:
：
80～130
根据塑件（ABS）面积尺寸计算锁模力、注射量如下：
–熔融塑料在分型面上的张开力，N
-注射机的额定锁模力，N
A-单个塑件在模具分型面上的投影面积。
-浇注系统在模具分型面上的投影面积。
p-塑料熔体对型腔的成型压力，MPa，其大小一般是注射机的80%，
ABS密度ρ=1.02g/
A=2×28×2+2×76=264
=28×72-3.14×
=2016-33=1983
=P（nA+
）<
=（64-104）（2×264+1983）
=160.704-261.144KN<450KN
V=80×72×28-76×68×28+（76-6.5）×68×2+20×3+2×2×2
=161280-144704+10268+68
=26912
经过验算，此注射机适用。
第三章分型面位置的确定
如何确定分型面，需要考虑的因数比较复杂。
由于分型面要受到塑件在模具中的成型位置，浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度。
塑件位置形状以及推出方式、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优先选出较为合理的方案。
选择分型面时一般应遵循以下几个原则：
1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处
2）便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。
3）保证塑件的精度要求。
4）满足塑件的外观质量要求
5）便于模具加工制造。
6）对成型面积的影响。
7）对排气效果的影响。
8）对侧向抽芯的影响。
其中最重要的是第五和第八点。
为了便于模具加工制造，应尽量选择平直分型面加工易于加工的分型面。
把分型面放在A-A处有利于塑件的脱模。
大大简化了动模镶块、动模型心的加工，由于塑件收缩会包在动模型芯上和移模架的运动冲击，制品便可自动脱落或手动取出。
综合考虑以上各方面因素决定分型面位置如图3.1所示：
.
第四章浇注系统形式和浇口的设计
4.1浇注系统的基本要点
浇注系统的作用是将塑料熔体顺利的充满到行腔各处，以便获得外型轮廓清晰，内在质量优良的塑件。
因此要求冲模速度快而有序，压力损失小，热量散失少排气条件好，浇注系统凝料易于与塑件分离或切除，且在铸件上留下浇口痕迹小。
在设计浇注系统时，首先选择浇口位置的选择恰当与否，将直接关系到铸件的成型质量及注射过程是否能顺利进行。
流道及浇口位置的选择应遵循以下原则：
1）设计浇注系统时，流道应尽量少弯折，表面粗糙度为
ηm-1.6ηm
2）应考虑到模具是一模一腔还是一模多腔，浇注系统应按型腔的布局设计，尽量与模具中心线对称。
3）单型腔塑件投影面积较大时，在设计浇注系统时，应避免在模具的单面开设浇口，不然会造成注射时模具受力不均。
4）设计浇注系统时，应考虑去除浇口方便，修正浇口时在塑件上不留痕迹。
5）一腔多模时，应防止将大小悬殊的的塑件放在同一模具内。
6）在设计浇口时避免塑件熔体填充过程中不致产生塑料熔体涡流、紊流现象，使型腔内的气体顺利排出模外。
7）在满足成型排气良好的前提下，要选择最短的流程，这样可以缩短填充时间
8）在设计浇口时，避免塑料熔体直接冲击小直径型芯及嵌件，以免产生弯曲、折断或异位。
9）在成批生产塑件时，在保证产品质量的前提下，要缩短冷却时间及成型周期。
10）若是主流道型浇口，因主流道处有收缩现象，若塑件在这个部位要求精度较高时，主流道应留有加工余量或修正余量。
11）浇口的位置应保证塑料熔体流入型腔，即对着型腔中宽畅、厚壁部位。
12）尽量避免使塑件产生熔断痕，或使其熔断痕产生在塑件不重要的部位。
4.2主流道的设计
4.2.1主流道的尺寸
主流道是一端与注射机喷嘴相接触另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。
主流道锥度为2°-6°，小端前面是球面，其深度为3-5mm先端直径比注射机直径大0.5-1mm，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面大1-2mm流道的表面粗糙度Ra﹤8.
4.2.2主流道衬套的形式
主流道小端入口与注射机喷嘴反复接触，属易损坏，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式（俗称浇口套）以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。
浇口套都是标准件，只需要去买就行了。
常用浇口套分为有托浇口套和无托浇口套两种，下图为前者，有托浇口套用于装配定位圈。
浇口套的规格有12、16、20，等几种。
由于注射机的喷嘴半径为10，所以浇口套为R=10。
如下图4.1所示为浇口套的剖面图
图4.1浇口套剖面图
4.2.3主流道衬套的固定
因为采用的有台阶的浇口套；所以用定位圈配合后固定，在模具的面板上。
定位定位圈是标准件，外径为55mm，内径为20mm，具体固定的形式如下图4.2所示：
4.3分流道的设计
在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间塑料溶体的流动通道。
它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段，因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的填充状态并在流动的过程中压力损失尽可能小，能将塑料溶体均匀的分配到各个型腔。
1）主流道是图（4.4）中定模下水平的流道
为了便于加工几凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形及矩形等，工程设计中常采用梯形截面加工工艺好，且塑料熔体的热量散失流动阻力均不大，一般采用以下经验公式可却其截面尺寸：
B=0.264
式
（1）
H=
B式
（2）
式中B---梯形大底边的宽度（mm）
M---塑件的重量（g）
L---分流道的长度（mm）
H---梯形的高度（mm）
该式的选用范围为塑件壁厚在3.2mm以上，塑件质量小于200g且计算结果应在3.2—9.5mm范围内才合理。
本多用工具灯后盖的体积为26912mm，质量大约为28g，分流道的长度预设计成40mm且有2个型腔，所以
B=0.2654
=7.06取B为8mm
H=
=5取H为5mm
梯形小底边宽度取6MM，其侧边与垂直与分型面的方向约10°，另外由于使用了定模板（即我们所说的定模和中间再加的一块板，分流道必须做成梯形截面，便于分流道凝料脱模。
实际加工时，常用两种截面尺寸的梯形流道，一种大型号，一种小型号。
如下图4.3所示：
（2）分流道的表面粗糙度
由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料溶体的流动状态较为理想，因而分流道的内表层粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6左右即可这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层皮层坚固，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。
实际加工时，用铣床铣出流道后，少为省一下模，省掉加工纹理就行了。
（抛光：
制造模具的一道很重要的工序，一般配备了专业的抛光工，即用打磨机，砂纸，油石等打磨工具将模具型腔表面抛光，磨亮，降低型腔表面粗糙度。
）
3）分流道的布局形式
分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：
即一方面排列紧凑、缩小模具版面尺寸：
另一方面流程尽量短、锁模力求平衡。
本模具的流道布置形式采用平衡式，如图4.4所示
4.4浇口的设计
浇口亦称进料口，是连接分流道与行腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。
4.4.1浇口的选择
浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。
我们采用限制性浇口。
限制性浇口一方面通过截面积的变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其变成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型腔，另一方面改善塑料溶体进入时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料分离的作用。
从图（4.4）中可看成，我们采用的是侧浇口又称边缘浇口，国外称为标准浇口。
侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体于型腔的侧面充模，其形状多为矩形（扁槽），改变浇口的宽度与厚度可以调节熔体的剪切速率及浇口冻结时间。
这类浇口的可以根据塑件的形状特性选择其位置，加工和修正方便，因此它是应用较广泛的一种浇口形式，普通用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性强，由于浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗量，同时去除浇口容易，且不留明显痕迹，但这种浇口成型的塑料往往有熔接痕存在，且注射压力损失较大。
对型腔塑件排气不利。
4.5浇注系统的平衡
对于中小型塑件的注射模具以广泛使用一模多型腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。
一般在塑件形状及模具结构允许的情况下应将从主流道各个型腔的分流道设计成长值粗等。
形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。
显然我们设计的模具是平衡的，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及几截面尺寸相同。
4.6排气槽的设计
选择排气槽的位置是很重要的，一般在塑料溶体填充型腔的同时，必须把气体排出模具外。
否则空气被压缩而产生高温，引起塑体局部炭化烧焦，或使塑件产生气泡，或使溶接线强度降低引起缺陷。
尤其对于精密，大型模具，开设合理的排气槽显得更加重要。
开设排气槽应注意以下几点：
1）根据进料口的位置，排气槽应开设在型腔最后充满的地方。
2）尽量把排气槽开设在模具的分型面上。
3）对于流速较小的塑件，可利用模具的分型面及零件配合的间隙进行排气
4）排气槽的尺寸，要视塑料种类通常为0.01-0.03
5）当型腔最后充填部位不在分型面上，其附近又无可供排气的推杆或可活动的型芯时，可在型腔相应部位镶嵌经烧结的金属块（多孔合金块）以供排气
排气槽的位置及深度可先经试模后决定。
小型制品的排气量不大，如果排气点正好在分型面的微小间隙排气，本套模具可不必再开设专门的排气槽，即可利用模具的分型面之间的间隙自然排气。
4.7冷料穴的设计
在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射喷嘴和主流道入口这一小段塑料溶体因辐射散热而低于所要求的塑料溶体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内10mm—20mm的深度有温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料溶体温度。
位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这段温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。
为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴（冷料井）。
冷料井一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处），
其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度为直径的一倍到一点五倍，最终要保证冷料的体积。
冷料穴有六种形式，常用的是端部为Z字形拉料杆。
本模具采用Z字形拉料杆如图4.7所示：
第五章成型零件的结构设计与加工工艺
5.1成型零件的结构设计
模具中决定塑料几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。
成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料溶体的高压、料流的冲挤脱模时塑件间还发生摩擦。
因此成型零件要求有真正的几何形状，较高的尺寸精度和较底的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理、较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。
设计成型时应根据塑件的特性和塑性的结构使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱膜方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸对关键的成型零件进行强度和刚度校核。
本套模具的成型零件包括型腔、两个成型顶杆，两个镶块由前面分析分型面的确定可知，成型零件总体上可分为型芯，即图（3.1）中A-A分型面以上的部分。
形成塑件外表面是型腔，镶块，在镶块上有一个小型销，来形成铸件的孔。
一般成型零件工作尺寸制造公差值1/3-1/4或取IT7-IT8级作为制造公差，具体成型零件制造公差确定，参考《塑料成型工艺与模具设计》第145页，如果需要可参考《塑料成型工艺与模具设计》第144页-146页所写的公式。
型腔尺寸的计算
此塑件材料为（ABS），收缩率为0.4-0.7%
此塑件精度等级选用5级
平均收缩率
第六章冷却水道的设计
采用冷水调节模温时，大气中水分易凝聚在模具型腔的表壁，影响塑件的表面质量。
冷却回路的设计应做到回路系统内流动的介质能充分吸收成型零件所传导的热量，使模具成型表面的温度稳定的保持在所需的温度范围内，并且要做到是冷却介质在回路系统内流动畅通，无滞留部位。
对于小型薄壁零件，且成型工艺要求模温不大高时，可以不设置冷却装置而靠自然冷却，本模具不属于该类型所以采用冷却装。
第七章成型零件的加工工艺
成型零件结构设计完后，就要开始零件的下材料加工制作等，由于此塑件灯盖的主要材料ABS，它具有良好耐化学腐蚀及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和深色性能。
7.1成型特性
1.结晶性塑料，熔点较高，熔融温度范围宽，热溶形温度为93℃左右，且耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。
2.ABS无毒，无味呈微黄色，成型的塑料有较好的光泽，密度1.02-1.05g/
3.ABS有良好的机械强度和一定的耐磨行，耐寒性，耐水性，化学稳定性和电气性能。
4.水、无机盐、碱和酸类对ABS无影响，但对醋、氯代烃中会溶解或形成乳化液，ABS不溶于大部分醇类溶剂，但与烃长期接触会软化融胀。
5.ABS塑料表面冰醋酸、植物油等化学药物的侵蚀会引起应力开裂。
ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，经过调色可配成任何颜色。
6.ABS在升温时黏度增高，所以成型压力高，故塑件上的脱模斜度易稍大。
7.ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理。
8.在正常成型条件下，壁厚熔料温度时对收缩率影响极小。
用途：
ABS在机械工业上用来制造齿轮、轴承、把手、管道、电机、仪表壳、仪表盘、水筒外壳、蓄电磁槽、冷藏库和冰箱衬里等。
7.2型腔的加工工艺
型腔的加工多数用点火花，因为点火花机有电脑控制，故它的精度高，用点火花加工型腔需要用电板，电板材料由铜做成，我们需要两个电极一个用于粗加工，一个用于精加工。
1.型芯的加工工艺
型芯的加工可选择在书控车床加工或加工中心。
2.镶块的加工工艺
可选择数控机床加工
7.3型腔、型芯加工前的准备。
型芯为76*68*160的长方体、镶块为76*68*10的长方体。
材料买来之后要开料。
开料加工后的尺仍需要流0.2MM余量，因为材料热处理后有少量变形，开料时，在铣床上铣掉材料的表层，先到立式铣床铣出外形，再到平面磨床磨光。
型芯，镶块与塑料直接接触，塑料的材料为ABS，所以要求镶块与型芯，材料各种性能要求都相当好，而且ABS具有一定的耐腐蚀性。
第八章结构零部件的设计
结构零部件尽量采用标准或厂里有的，这样即省时又省力。
第九章脱模推出机构的设计
制造推出（顶出）是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏，将最后决定制品的质量，因此制品的推出是不可忽视的，设计时应注意遵循下列原则：
1）推出机构应尽量在动模一侧。
2）塑件在推出过程中不发生变形和损坏。
3）不损坏塑件的外观质量。
4）合模时应使推出机构正确复位。
5）推出机构应动作可靠。
第十章模具的试模与修模
试模中所获得的样件对模具整体质量的一个全面反映，以检验样件修正和验收模具，是塑料模具这种特殊产品的特殊性。
首先，在初次试模中我们最常遇到的问题是根本得不到完整的样件，常因塑件被黏附于模腔内，或型芯上，甚至因流道粘着制品被损坏，这是试模首先应当解决的问题。
第十一章模具的动作过程
模具合模时，对复位杆作用，使动模复位，而后注入塑料，塑件成型后，开模时，成型顶杆同时将制品顶出主型芯，由于浇口料道的收缩和移模架的运动冲击，制品便于自动脱落或用手取出。
参考文献
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（6）黄毅宏《模具制造工艺》机械工业出版社1996
（7）邹继强《塑料制品及其成型模具设计》清华大学2005
附录一主型心的编程（加工中心）程序
T01M6
N5G54G40G80G90G0X0Y0Z0
N10M3S1000
N15G0X-70Y70
N20G0ZO
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N40M30
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N145G1X-10
N150Y52.5
N155G0Z50
N160M99
附表二机械加工工艺规程
常州工学院
机械加工工艺过程卡
产品型号
产品名称
零件名称
零件材料
毛坯种类
毛坯尺寸
净重
备注
主型芯
T10A
106×101×69
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