镜头盖注塑模模具设计.doc
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长沙航空职业技术学院
毕业设计（论文）
题目：
镜头盖注塑模模具设计
学生姓名黄江波
系别机械制造工程系
班级模具0601
学号23
指导教师林章辉
年月日
目录
摘要………………………………………………………4
关键词…………………………………………………….4
0绪论……………………………………………………4
0.1来源背景…………………………………………….4
0.2目的…………………………………………………4
0.3要求…………………………………………………4
0.4实际意义…………………………………………..4
1原始资料……………………………………….5
1.1塑料制品产量和生产要求………………………….6
1.2塑料品种牌号……………………………………..6
1.3塑料制品成型性能………………………………..6
1.4制品图样…………………………………………..7
2基本参数…………………………………………8
2.1注射机选择…………………………………………8
2.2模具型腔数目的计算……………………………….9
2.3模架选择………………………………………10
3成型零件尺寸及结构………………………………..11
3.1聚苯依稀的收缩率（S）………………………….11
3.2型芯尺寸及结构设计…………………………..11
3.3侧型芯尺寸及结构设计……………………………13
3.4型腔尺寸及结构设计………………………………..14
4模具结构……………………………………………17
4.1 制品小孔成型结构……………………………17
4.1.1侧向分型与抽芯结构设计……………………..18
4.1.2抽芯距离的确定…………………………………18
4.1.3抽芯力的计算……………………………………18
4.2浇注系统…………………………………………..20
4.2.1概述…………………………………………….20
4.2.2主流道的设计…………………………………..20
4.2.3分流道设计……………………………………..21
4.3推出机构…………………………………………22
4.4导向支承紧固复位机构…………………………..23
4.5冷却系统……………………………………….23
4.6模具结构图……………………………………..24
5模具与成型机械关系的校核……………………..24
5.1制品及流道体积…………………………………24
5.2注射机的校核…………………………………….25
5.3锁模力校核……………………………………….26
5.4拉杆间距的校核…………………………………..27
5.5开模行程的校核…………………………………..27
5.6模具厚度的校核……………………………………27
参考文献……………………………………………………27
镜头盖（SMBS-09）注射模模具设计
摘要：
本论文的资料大多是编写者结合三年所学的各方面的理论知识完成的，包括机械制图、公差与配合、工程力学、机械设计、注射模具成型、工程材料等；一部分是通过查手册所得；还有少部分是同学之间的交流和自己三年的实习总结。
关键词：
两板式、一模两腔、侧浇口、侧抽芯
0绪论
0.1来源背景
镜头盖（SMBS-09）为ABS塑料制品，采用注塑模成型，这种制品结构比较简单，但具有侧孔结构，在模具设计的注重考虑这一问题。
0.2目的
通过本课题的设计，能够懂得模具的整个设计过程及综合性的掌握本专业知识，能够掌握Pro/E、CAD、Word等软件的操作方法。
0.3要求
设计本课题的要求的理论联系实际。
在学习好相关的设计理论知识的同时，还必须了解实践操作。
另外，设计的模具首先要能制造出来，还要有一定的使用价值。
0.4实际意义
通过本课题的设计，可以更好的掌握模具的整个设计过程。
在设计过程中，定会遇到许多以前没有遇到的问题，有问题就会促使自己想尽一切办法去解决，从中获得一定的知识。
把整个设计做完之后，就会对知识有个系统的了解。
另外，通过对CAD、Word等软件的操作，可以有更好、更熟练的操作技能。
这些工作对我以后的人生将是一笔大财富。
0.5主要设计内容
本课题的饿设计主要包括成型零件的设计，流注系统设计，侧向抽芯与侧向分型的设计，导向及定位部分的设计，推出复位部分的设计，紧固件的设计，模具结构的整体设计，工艺过程的编导。
1原始资料
1.1 塑料制品产量和生产要求
根据图纸要求，此制品为小批量生产，在生产要求上不是很高，所以在模具设计时应
力求结构简单，但要能达到制品的各种要求。
1.2 塑料品种牌号
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。
ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，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。
特点：
1、综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好.
2、与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理.
3、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。
4、流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。
用途：
适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件.
ABS工程塑料的缺点：
热变形温度较低，可燃，耐候性较差。
1.3塑料制品成型性能
1.无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度,3小时.
2.宜取高料温,高模温,但料温过高易分解（分解温度为>270度）.对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度.
3、如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。
4、如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。
1.4制品图样
1.4.1具体尺寸及要求如图1.1
图1.1
1.4.2根据制品尺寸几何形状进行分析
1.4.2.1尺寸及公差
从制品所给的尺寸及公差查《塑料模塑成型技术》表3-7为8级精度等级，查表3-8得8级精度等级为一般精度，从经济方面考虑，在模具设计时模具精度等级也应设计成一般精度等级。
1.4.2.2塑料制品的形状
如图2.1，此制品为圆形制品，具有两小侧孔，所以在设计时着重是侧抽芯机构。
1.4.2.3塑料制品的壁厚
由图2.1可知，此制品壁厚为1mm—3mm。
拐角处壁厚不均匀，它会固化或冷却速度的不同引起收缩不均匀，从而在制品内部产生内应力。
因此在模具设计时要进行冷却系统的设计及适应选择浇口。
1.4.2.4脱模斜度
所设计的制品没有脱模斜度，即脱模斜度为零，这样制品对型心的包紧力大，脱模时较有脱模斜度的难，生产时可喷涂脱模剂。
2基本参数
2.1注射机选择
根据制品结构选择立式注射机，查表《塑料制品及其成型模具设计》0.10初步选用SZ-100/60立式注射机，主要参数如表3.1
表3.1
参数
SZ-100/60
结构类型
立式注射机
理论注射容量/cm3
60
螺杆直径/mm
30
注射压力/MPa
150
琐模力/KN
400
拉杆内间距/mm
295×185
移模行程/mm
260
最大模具厚度/mm
340
最小模具厚度/mm
10
喷嘴球半径/mm
12
喷嘴口直径/mm
4
模具定位孔直径/mm
50
2.2模具型腔数目的计算
2.2.1计算原理
通常注射机的实际注射量为注射机最大注射量的80﹪，即
V实=Vmax×80﹪（3-1）
式中V实----制品实际所需注射量，单位cm3。
Vmax----注射机最大注射量，单位cm3。
由表3.1Vmax=60cm3
所以V实=48cm3
2.2.2制品体积
制品的结构及尺寸如图2.1，体积如下式计算，
V制=×282×7.5-×272×1.5-×252×6＋×262×1-×242×1
=18463.2-3433.59-11775+2122.64-1808.64
=3568.61mm3
=3.57cm3
2.2.3 型腔数目确定
制品数目用n表示，利用下列公式进行计算，
n=V实/V制=48/3.57=13.44
通过计算可以设计12个型腔。
因此制品为小批量生产，暂设计型腔数目为两个。
2.3模架选择
型腔数目为四个，设计为四方布排，根据制品尺寸大小及型腔数目，查表《模具标准应用手册》表6-15初步选用300×300模架具体结构如图2.1、2.2。
图2.1
图2.2
3成型零件尺寸及结构
3.1聚苯依稀的收缩率（S）
查《塑料制品及其成型模具设计》表2ABS的收缩率范围为0.4-0.7﹪，换算成平均收缩率Scp﹪
Scp﹪=（0.4+0.7﹪）/2=0.55﹪
3.2型芯尺寸及结构设计
图3.1
3.2.1型芯径向尺寸计算利用公式
DM=[ls（1+Scp﹪）+△]
制品的基本尺寸为：
50,54
将数值代入计算得
DM=[50（1+0.55%）+×0.28]
=50.49
DM=[54（1+0.55%）+×0.32]
=54.54
3.2.2型芯高度尺寸
Hm=[hs（1+Scp%）+△]
制品尺寸为：
1.5,5.5
零件尺寸为5.5mm,查表公差为0.18
将数值代入计算
Hm=[1.5（1+0.55%）+×0.12]
=1.59
Hm=[5.5（1+0.55%）+×0.18]
=5.65
3.3侧型芯尺寸及结构设计
3.3.1侧型芯径向尺寸计算利用公式
LM=[ls（1+Scp﹪）+△]
制品尺寸为：
10mm,2mm
查表公差为0.15,0.10
将数值代入计算
LM=[10（1+0.55%）+×0.15]
=10.17
LM=[2（1+0.55%）+×0.10]
=2.01
3.3.2侧型芯高度尺寸
Hm=[hs（1+Scp%）+△]
零件尺寸为3mm,查表公差为0.16
将数值代入计算
Hm=[3（1+0.55%）+×0.16]
=3.12
3.4型腔尺寸及结构设计
3.4.1型腔径向尺寸，利用公式
DM=[ls（1+Scp﹪）-△]
制品尺寸为：
56mm,52mm
查表公差为0.34,0.30
将数值代入计算
DM=[56（1+0.55﹪）-×0.34]
=56.06
DM=[52（1+0.55﹪）-×0.30]
=52.07
3.4.2型腔深度尺寸，利用公式
Hm=[Hs（1+Scp%）-△]
制品尺寸为8.5mm,7.5mm
查表公差为0.14,0.12
将数值代入计算
Hm=[8.5（1+0.05%）-×0.14]
=8.45
Hm=[7.5（1+0.05%）-×0.12]
=7.46
3.4.3型腔内凸台尺寸，
径向尺寸计算利用公式
DM=[ls（1+Scp﹪）+△]
制品的基本尺寸为：
48
查表公差为0.26
将数值代入计算得
DM=[48（1+0.55%）+×0.26]
=48.45
3.4.4型腔结构简单，采用整体式凹模，这种结构成形的制品质量较好，加工方便，并且就加工在型腔板上，与型腔板构成一体。
3.4.5型腔底厚、壁厚计算
3.4.4.1按刚度校核侧壁厚度，利用公式
t=r[（4-8）
代入计算得t=1.23mm
3.4.4.2按强度计算，利用公式
t=r（
代入计算
t=2.03mm
取较大值2.03mm。
3.4.5底厚计算
按强度计算利用公式
H=
=
=2.88mm
4模具结构
模具结构主要由以下部分组成：
成型部分、侧向分型及抽芯部分、支承部分、推出机构、浇注系统、导向部分、紧固定位部分、冷却排气系统。
在模具设计过程中，主要考虑塑料怎样进料，制品怎样成型、制品怎样脱出。
从设计的制品结构来说，主要是侧孔的成型与脱出。
4.1制品小孔成型结构
4.1.1侧向分型与抽芯结构设计
本模具中，制品侧壁上有与开模方向不同的侧向孔，阻碍制品成型结构的直接脱模，因此需将成型侧孔的成型零件做侧向运动，需做成侧型芯，然后在再从模具中推出制品，完成侧型芯的抽芯与复位的机构称为侧向分型抽芯机构。
4.1.2抽芯距离的确定
抽芯距离指的是侧型芯从成型位置抽到不妨碍制品取出位置时，侧型芯在抽拔方向所移动的距离，抽芯距一般应大于制品侧孔深度或凸台高度2~3mm。
即：
S=h+（2~3）mm
S——抽芯距
h——制品最大侧孔深度
∵h=4
∴S=3+（2~3）=5~6mm
4.1.3抽芯力的计算
塑料制品在冷凝收缩时，对侧型芯产生包紧力，抽芯机构所需的抽芯力，必须克服包紧力所引起的抽芯阻力及抽芯机构机械滑动时的摩擦力，才能把活动型芯拔出。
影响抽芯力的因素很多，且相当复杂，精确抽芯是十分困难的，在设计抽芯结构时，应全面分析，找出主要影响因素进行粗略计算。
如下图所示侧型芯受力分析：
从图中可知：
摩擦力F=f（F－F×Sin）（5-1）
式中：
F——摩擦力
F——由塑料制品收缩产生的对侧型芯的包紧力造成的抽芯阻力。
f—摩擦系数，一般取0.5-1.0，本设计中取0.5。
依据受力图可列出平衡方程式
=0
即：
F×Cos=F＋F×Sin（5-2）
将（5-1）代入（5-2）得
F（F－F×Sin）Cos=F＋F×Sin
F=P×A
式中P塑料制品收缩对型芯单位面积的正压力，制品在模内冷却，P取19.6MPa。
A——塑料制品包紧侧型芯的侧面积
所以：
F=12×2×2×2
=120.3
≈120N
那么F=120×0.908
=117.6N
4.2浇注系统
4.2.1概述
注射模的浇注系统是指熔体从注射机的喷嘴开始到型腔为止的流动通道。
对其要求是：
使熔体平稳的进入型腔，使之按要求填充型腔，使型腔内的气体顺利排出，在熔体填充型腔和凝固的过程中，能充分的把压力传到各个部位，以获得组织致密，外形清晰，尺寸稳定的塑料制品。
可见，浇注系统的设计是十分重要的。
4.2.2主流道的设计
主流道的截面形状一般为圆形，其锥度为2°～6°，在此模具的设计的设计中采用3°，小端直径一般取3～6mm,且大于注射机喷嘴直径0.5~1mm,由表3-1注射机喷嘴直径为4mm。
将此模具主流道小端直径设计为4mm。
主流道的长度一般不超过60mm,本模具设计为45mm。
主流道大端倒角R3。
由于主流道需要与高温塑料频繁接触，故设计主流道衬套是十分必要的，尤其是主流道要穿过两块板时，如果没有主流道衬套，在结合处很容易发生溢料，导致主流道难以取出，主流道衬套的球半径比注射机的球半径大1～2mm，设计球半径为SR14mm。
主流道衬套的尺寸查表3-6-62《模具实用技术设计综合手册》。
4.2.3分流道设计
在采用多型腔模具时，就应该使用分流道，在设计时，根据情况的不同，采用不同的截面，不同的布置。
4.2.3.1分流道的截面形状和尺寸
分流道的截面形状有好几种，包括圆形、U形、半圆形、正方形。
在设计时一般常用的为梯形半圆形和U形。
在此模具中，采用U形分流道。
4.2.3.2分流道的布置
在多型腔注射模具中，要求各型腔的制品表面质量和内部性能差异不大，所以流道的布置要合适，分流道的布置有平衡式和非平衡式两种，在本模具的设计过程中，为了保证制品质量，采用平衡式布局。
R=0.35L=15mm.
4.2.4浇口的设计
浇口的基本作用是使分流道来的熔体产生加速以快速充满型腔。
4.2.4.1浇口的形式及特点
浇口在通常情况下有直接浇口、中心浇口、侧浇口、点浇口、潜伏式浇口等几种形式。
直接浇口适用与热敏性塑料；中心浇口去除浇口方便一些，它适用与圆筒形、圆环形等中心带孔的制品成型，侧浇口是从制品侧面进料；点浇口截面积较小，熔体进料时，产生很高的剪切速度，同时产生摩擦作用，提高熔体温度；潜伏式浇口适用与表面质量高的制品。
在本模具的设计中，考虑使用的是多型腔，采用侧口。
浇口截面形状、尺寸及位置
本模具为两板式，为了便于制品脱模和浇注方便，采用侧浇口，a=2mm,b=0.5mm。
4.3推出机构
4.3.1概述
推出机构的设计是为了把制品从型芯型腔中推出来，为下一次注射做准备，推出机构的设计要求有：
1尽量使制品留在动模上。
2保证制品不变形，不损坏。
3保证制品外观良好。
4结构要可靠。
4.3.2推出机构的设计
推出机构一般有推杆、推管、推件块等，从制品的形状、尺寸考虑，采用直推杆。
4.4导向支承紧固复位机构
4.4.1导向机构
设计导向机构是为了使模具和模有正确的位置，以提高制品成型质量。
另外，它还可以提高模具寿命。
一般注射模采用的导向零件为导柱导套，在设计时选用标准件，查表5-5《模具标准应用手册》。
4.4.2支承零件
在此模具中，支承零件包括上模座板、下模座板、型芯固定板、支撑板等。
4.4.3紧固件及其他附件
4.4.3.1上模部分
固定定位圈螺钉选用M6×10。
固定型腔螺钉选用M6×15。
4.4.3.2下模部分
固定下模的螺钉选用M10×80。
4.5冷却系统
模具在注射时，应对模具温度进行较好的控制，才能保证制品的精度，这就要求在模具内设计冷却系统，但由于本零件较小，可以通过模具自然冷却来保证热平衡。
另外此制品为小批量生产，成型的制品精度等级为一般精度，故采用模具自然冷却，不设计冷却水道。
4.6模具结构图
5模具与成型机械关系的校核
5.1制品及流道体积
5.1.1制品体积
Vi=3.57cm
5.1.2流道体积
主流道体积
V主=1/3h（R+Rr+r）
代入计算
V主=1/3h（R+Rr+r）
=1/3×3.14×45（4.5＋4.5×6＋6）
=6.15cm
5.1.3分流道体积
V分=RL＋R
=×3.14×3.5×15＋×3.14×3.5
=1.2cm
V总=V主+V分
=6.15＋1.2
=7.35cm
5.2注射机的校核
5.2.1 最大注射量的校核
根据公式KV0≥V
代入计算得V=13.32cm
符合注射机的要求
5.2.2注射压力的校核，按下公式
Po＞P
根据P=60-110MPa
符合所需要求
5.3锁模力校核
根据公式F机≥（nA+A1）P
经过计算A=567mm
A1=256mm
代入计算F=87
符合所须的注射要求
5.4拉杆间距的校核
由表3-1可知，注射机的拉杆间距为295×185，模具尺寸为300×300，符合所须的注射要求。
5.5开模行程的校核
根据公式S≥H1+H2+H3+（5~10）mm
代入计算H1+H2+H3+（5~10）=65~82mm
符合所须的注射要求
5.6模具厚度的校核
模具总厚度为300mm。
符合H小≤300≤H大
参考文献
【1】 翁其金.《塑料模塑成型技术》.机械工业出版社，
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