机械-手电筒反光杯杯罩注塑模具设计(编辑修改稿)

机械-手电筒反光杯杯罩注塑模具设计(编辑修改稿)内容摘要：

方便使用，这就要求电筒的成型材料应该满足耐摔、耐磨、吸湿性小、热稳定性好、易流动成型、绝缘性能好、易着色和无毒无挥发等。 通过比 较和综合分析， ABS 塑料能满足以上各个方面性能的要求，且材料较为经济。 ABS，名称 AcrylonitritleButadieneStyrene copolymer,全称丙烯腈 —丁二烯 — 苯乙烯共聚物。 它将 PS， SAN， BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。 ABS 是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A 代表丙烯腈， B 代表丁二烯， S 代表苯乙烯。 ABS 工程塑料一般是不透明的，外观呈浅象牙色、无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性，燃烧缓慢，火焰呈黄色，有黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特 殊的肉桂气味，但无熔融滴落现象。 它的使用性能方面：综合性能好，冲击强度高，化学稳定好、电性能良好，尺寸稳定性好、抗化学药品性、染色性，成型加工和机械加工较好。 ABS 树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。 与 372 有机玻璃的熔接性良好，可制成双色塑料，且可表面镀铬。 还有其它主要技术指标是 ：密度为 ～ %；收缩率： ～ %； 熔点（℃）： 130～ 160；抗拉屈服强度（ Mpa）： 50；拉伸弹性模量（ Mpa）： 103；弯曲强度（ Mpa） ： 80；冲击强度（ kj/m2）： 261（无缺口时）、 11（有缺口时）；体积电阻率为（Ω cm）： 1016。 ABS 工程塑料的缺点：热变形温度较低，可 桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 3 页 共 27 页 3 燃，耐候性较差。 因而 ABS 适用于制作一般机械零件、减摩耐磨零件、传动零件和电讯零件。 在成型特点方面， ABS 在升温是粘度增高，所以成型压力较高，故塑件上的脱模斜度宜稍大； ABS 易吸水，成型加工前应进行干燥处理； ABS 易产生熔接痕，模具设计时应该注意尽量减少浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。 在要求塑件精度高时，模具温度可 控制在50~60℃ ，而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在 60~80℃。 塑件结构工艺性 主要形状及结构 塑件具体尺寸参见附录一手电筒光杯杯罩，其机构设计主要考虑以下三点。 (1)内螺纹设计。 为便于更换手电筒灯泡和清洗反光杯镜面，固手电筒头部的灯罩设计为螺纹结构。 因螺纹直径较大且不会经常拆装，固采用公制普通细牙螺纹 ，牙型角为 60， 螺距为 3mm， 小径为 34mm，大经为 38mm。 为防止螺纹最外圈崩裂或变形，使用螺纹最外圈和最里圈留有台阶，外圈台阶长 ，因为反光杯与杯罩之间有 厚度约为 1mm，固里圈台阶长度可适当取值。 螺纹的始端和终端应逐渐开始和结束，有一段过渡长度 L，查表取 L=8。 该螺纹可用旋转型芯成型，提供成型精度。 (2)止转机构设计。 该 塑件 脱螺纹采用旋转型芯的方式，塑件与螺纹型芯之间除了要相对转动以外，还有轴向的相对移动。 在塑件外表面设计 12 条半径为R1 的条形凸筋，可防止在开模螺纹型芯转动时塑件也随着一起转动，实现塑件顺了脱出型芯和型腔。 同时，该设增加使用者在旋转杯罩时的摩擦力而方便使用，再者，该结构对称，丰富了光滑外圆表面的美感。 (3)塑件直角结合面采用一定圆弧过渡， 既然降低了塑件潜在于该处的应力集中，也使塑件更圆润 美观。 螺纹内直壁底部与杯 罩 镜片结合面的连接角采用 倒角过渡，使镜片与替他接触面有良好的贴合，安装稳固。 塑件尺寸精度和表面质量 塑件的尺寸精度是指成型后所获得的塑件产品尺寸和图纸中尺寸的符合程度。 一般而言，塑件尺寸精度是取决于塑料因材质和工艺条件引起的塑料收缩率范围大小，模具制造精度、型腔型芯的磨损程度以及工艺控制因素。 而模具的某些结构特点又在相当大程度上影响塑件的尺寸精度，故而，塑件的精度应尽量选择 要 低些，可从表 1查取 ： 桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 4 页 共 27 页 4 表 1 精度等级 选用推荐值 类别 `塑料品种 建议采用的等级 高精度 一般精度 低精度 1 PS MT3 MT4 MT5 ABS 聚甲苯丙烯酸甲脂 PC PSU 聚砜 PF 2 聚酰胺 610 10 MT4 MT5 MT6 氯化聚乙醚 PVC 硬 3 POM MT5 MT6 MT7 PP PE 低密度 4 PVC MT6 MT7 MT8 PE 高密度 根据该塑件的工艺与性能要求 ，查表取精度等级为 MT5级，又依以此查《中国模具设计大典》相关表数据得塑件公差数值为 . 塑件的表面粗糙度与塑料的品种、成型工艺条件、模具成型零件的表面粗糙度及其磨损情况有关，其中成型零件的粗糙度是决定塑件表面粗糙度的主要因素。 一般模具的表面粗糙度要比塑件的表面粗糙度低一级。 由于该塑件要求表面光滑、平整，无气孔、缩水等缺陷，故其表面粗糙度值取 Ra= m。 塑件的壁厚和脱模斜度 表 2 热塑性塑件塑料的推荐壁厚（ S）（ mm） 塑料品种 最小壁厚 小型塑 件壁厚 中型塑件壁厚 大型壁厚 ABS 根据上表 1~2mm是合理的。 查 [3]《实用模具设计简明手册》 数据 得出塑件脱模斜度：型芯 30180。 40180。 ，型腔 35180。 1186。 30180。 ， 则可以选择型芯和型腔都为 40180。 但在设计中，开模 时 ，塑件 依靠型芯螺纹轴向力从型腔脱出 ，所以无需考虑型腔与型芯的脱模斜度大小。 桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 5 页 共 27 页 5 2 确定型腔数目 及注射机 确定型腔数目 及注射机 为了使模具与注射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，模具设计时应确定型腔数目， 即 根据 生产效率的要求和制件的精度要求确定型腔数目，然后再选择注射机或对现有的注射机进行校核。 经 Pro/E 软件计算，单个零件体积为 立方毫米，质量为 ABS 材料成型工艺特性，以及参考各类注射机的规格，初选注射机规格为 XS－ ZY－ 125，其有关参数如 表 3所示 : 表 3 XS－ ZY－ 125 注射机参数 注塑机的最大注塑量： 125cm3 螺杆直径： 42mm 注射压力： 120MPa 注射行程： 115mm 注射方式：螺杆式 锁模力： 900KN 最大成型 面积： 320 cm3 最大开合模行程： 300cm 最大模厚： 300mm 最小模厚： 200mm 喷嘴圆弧半径： R12mm 喷嘴孔直径： Ф 4mm 注塑机拉杆空间： 260 290mm 动、定模固定尺寸： 428 458mm 从经济的角度出发，采用多型腔模具。 型腔数的确定有多种方法，本题采用注射机的注射量来确定它的数目。 其公式如下： n=(GC)/V 式中： G—— 注射机的公称注射量 /cm179。 V—— 单个制品的体积 /cm179。 C—— 浇道和浇口的总体积 /cm179。 生产中每次实际 注射量应为公称注射量 G的（ － ）倍，现取 进行计算。 每件制品所需浇注系统的体积为制品体积的（ － 1）倍，现取 C＝ 进行计算。 n=( 125)/= 由以上的计算可知，可采用一模三腔的模具结构，这里为了方便加工和设计，采用一模两腔 ，由此所选注射机满足使，不必再校核。 型腔的排布设计 多型腔有模板上的排列形式通常有圆形、 H 形、直线型及复合型等，在设计时应遵循以下原则： 桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 6 页 共 27 页 6 （ 1） 尽可能采用 对称 式排列，确保制品质量的均 一和稳定。 （ 2） 型腔布置与浇口开高部位应力求对称，以便停止模具承受偏载而产生溢料现象。 （ 3） 尽量使型腔排列得紧凑，以便减小模具的外形尺寸。 已知 塑件 的体积或质量， 且 此产品属大批量生产的小型塑件，但制件尺寸、精度、表面粗糙度较高，综合考虑生产率和生产 成本 及产品质量等各种因素，以及注射机的型号选择，初步确定采用一模 两 腔 对称 排布 ,分流道直径可选(参见 [11]《塑料制品成型及模具设计》 P59 表 43部分塑料常用分流道断面尺寸推荐范围 )。 根据产品结构特点，此塑料产品在模具中的扣置方式有两种 :一 种是将塑料制品的回转轴线与模具中主流道衬套的轴线垂直；另一种是将此塑料制品的中心线与模具中主流道衬套的轴线平行。 这里拟采用 第二种方式， 1模 2腔 的结构。 采用 对称式 排布。 与注射机相关零件参数确定 （ 1）喷嘴尺寸 注塑机喷嘴头一般为球面，其球面半径 R 应与模具的主流道始端的球面半径吻合，以免高压熔体从隙缝处溢出，一般模具的主流道始端的球面半径应比喷嘴球半径大 2～ 5mm，否则主流道内的塑料凝料无法脱出，喷嘴与浇口套相应尺寸关系如图 2所示 : 图 2 喷嘴与浇口套的尺寸关系图 其中 ， R=r+（ 2～ 5） mm =12， D=d +（ ～ 1） mm。 （ 2） 定位 圈 尺寸 注塑机定模固定板上有一规定尺寸的定位孔，注塑模定模板上相应设计有定位环。 为了使模具的主流道的中心线与注塑机喷嘴的中心线相重合，模具定模固定板上的定位环或主流道衬套与定位环的整体式结构的外径尺寸 d 应与注塑机固定模板上的定位孔呈间隙配合，便于模具安装。 定位 圈 的高度小型模具为 7～ 10mm，大型模具为 10～ 15mm，定位孔深度应大于定位环的高度。 ～浇口套 注塑机喷咀咀浇 ～～ 桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 7 页 共 27 页 7 （ 3） 模具厚度 在模具设计时应使模具的总厚度位于注塑机可安装模具的最大模厚和最小 模厚之间，同时应校核模具的外形尺寸 ,使得模具能从注塑机拉杆之间装入。 该设计的模具闭合高度是 245mm，开模高度 255mm，则满足设计要求。 （ 4） 模具长度和宽度 模具外形尺寸要与注塑机拉杆间距相适应，校核其安装时能否穿过拉杆空间在动、定模固定板上固定。 模具在注塑机动、定模固定板上安装的方式有两种：用螺钉直接固定（大型注塑模多用此法）和用螺钉、压板固定（中、小型模具多用此法）。 采用第一种方法时，动、定模座板上的螺钉孔尺寸及间距应与注塑机对应模板上所开设的螺孔相适应（注塑机动、定模安装板上开着许多不同间距的螺 钉孔，只要保证与其中一组相适应即可） ； 若采用后一种方法，灵活性大，只需在模具动、定模固定板附近有螺孔就行。 3 确定分型面 由于分型面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、嵌件位置形状以及推出方法、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，从几种方案中优选出较为合理的方案。 选择分型面时一般应遵循以下几项原则： （ 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 （ 2） 、 （ 5） 、 （ 8） 三点。 为了便于模具加工制造，应尽是选择平直分型面工易于加工的分型面。 此 塑件要求 表面光滑、平整，无气孔、缩水等缺陷。 由于塑件为环形制件，顶部和内外侧壁均有重要结构， 依据分型面的选择原则，该塑件的 主 分型面选 择在底部断面所在平面， 如 附件总装图 所示。 4 浇注系统的设计 浇注系统通常由主流道、分流道、浇口、冷料穴四个部分组成。 其作用是使 桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 8 页 共 27 页 8 使熔体均匀充满 型腔，并使注射压力有效地传送到型腔的各个部位，以获得形状完整、质量优良的塑件。 浇注系统的设计是否适当，直接影响成形品的外观、物性、尺寸精度和成形周期。 浇注系统的设计 基本 原则： （ 1）分析塑料的成型性能，分析浇注系统对塑料熔体流动的影响以及在充模、保压补缩和倒流的各阶段中，型腔内塑料的温度、压力的变化情况，使设计出的浇注系统适应所用塑料的的成型性能，保证塑件制品的质量。 （ 2）有利于型腔中气体的排出。 （ 3）避免塑料熔体直接冲击型芯或嵌件，以防其变形或移位。 （ 4）尽量缩短流程和减少拐弯，减少熔体压力和热 量的损失，保证充填压力和速度，减少塑料用量，提高熔接强度。 （ 5）防止塑料制品的变形，设计时应注意由于冷却收缩的不均匀或多浇口进料、浇口收缩等原因引起制品的变形。 （ 6）浇注系统在分型面上的投影面积应尽量小。 （ 7）浇注系统的位置应尽量与模具的中心线对称。 （ 8）浇口的去除、休整应方便，保证制品外观质量。 主流道的设计 熔融塑料首先要经过主流道，所以它的大小直接影响塑料的流速和填充时间。 设计时，尽量使熔体经过主流道的压力损失和温度降低最小。 主流道通常比较粗大，有利于熔体的流动，但太大会造成塑料消耗过 多。 主流道不宜过小，否则熔体压力和热量损失大，对充模不利。 通常对黏度大的塑料和尺寸较大的制品，主流道截面尺寸设计得大一些，反之，流动性较好的流道截面尺寸设计得小一些。 为了便于凝料从主流道中拔出，主流道截面设计成圆锥形，其半锥角 176。 176。 = 3~1α ；主流道小端直径 D 一般取 3～ 6mm；主流道长度一般不超过 60mm ；主流道衬套内壁必须光滑，表面粗糙度应有 m。 主流道大端与分流道相接处应呈圆 角，其半径常取 r=1～ 3mm 以减小料流转向过渡的阻力。 由于塑件的结构特征决定模具设计为一模两腔。 为了保证注射时塑件完全充满，避免产生熔接痕，易于排气，且便于模具的加工制造，将主流道与模具中心位置，通过查表和结合 上 表 注塑机基 本 参数 综合分析，得其主要 尺寸为： 半锥角 α =2； 主流道始端入口直径 d=5mm（ d 比注射机喷嘴孔直径大 ，喷嘴孔直径为 4mm，）； 主流道始端球面凹坑半径 R=13mm (R 比注射机嘴球半径大 12mm, 喷嘴球半径 =12mm)； 桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 9 页 共 27 页 9 主流道长度：取 L=60mm； 由于主流道小端与注射机 喷嘴反复接触与相撞，还受高温料流的冲刷，特别是当流道穿过几块模板是，在模板接触面出可能产生溢料，妨碍主流道凝料脱模。 因此，一般设置主流衬套。 其固定形式是用定模座板与定模板直接固定，可以不用定位圈，结合所选注射机的 基本 参数来设计浇口套尺寸， 该 设计的浇口套具体设计如下图 3所示： 图 3 浇口套的尺寸要求 分流道的设计 分流道是连接主流道和塑件的那一部分流道，主要设计在分型面上， 该设计分流道设计在分型面 上 ，分流道的断面为圆形，这样有利于加 工和熔料的流动。 分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。 ABS 塑料 分流道断面尺寸推荐如下 表 4所示 ： 表 4 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 mm ABS， AS ～ 聚苯乙烯 ～ 10 分流道的断面形状有圆形 、 矩形 、 梯形 、 U 形和六角形。 要减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，因此， 可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱。