心形臺燈的產品的注塑模具設計研究隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展，注塑模具在制造業(yè)中的地位也呈現(xiàn)越來越突出的地位，在機械、電器、汽車、飛機、日用品等行業(yè)中，都存在大量的通過注塑模具加工生產的產品。隨著行業(yè)的不斷進步，注塑模具的加工方式和技術水平也是不斷提高和創(chuàng)新的，本文采用行業(yè)中常用的注塑模具設計和加工手段，對模具進行分析和設計。在本次的論文中，是對心形臺燈的產品進行注塑模具設計，通過UG三維軟件對產品的零件圖進行繪制。在完成零件圖的繪制之后，根據(jù)產品的結構和加工要求，確定注塑模具設計中采用的是一模兩腔的形式，在此基礎上，通過對產品的外形和加工的便利性以及頂出過程中受力的情況進行分析，確定模具的分型面。在上述流程完成后，對模具的澆筑系統(tǒng)進行設計，完成模具的主流道、分流道、澆口的設計過程，確定相關參數(shù)，然后對模具的成型系統(tǒng)進行設計，包括模具的型芯和型腔，設計完成后，對注塑模具的冷卻系統(tǒng)進行設計，確定冷卻系統(tǒng)的相關參數(shù)，冷卻水管排布方式選擇環(huán)繞式。設計推出機構時，確定選擇圓頂針形式的推出機構，設計完成后，對本次注塑模具的注塑機進行校核，通過校核可以得到，該設計中，注塑機的參數(shù)符合要求。在設計注塑模具時，需要考慮設計模具的使用安全性能以及后期的設備維修便利性，此外還需要考慮到模具零件是否易于拆裝，以便于后期零部件的更換。關鍵詞：心形臺燈塑件；注塑模具；結構分析；模具設計目錄TOC\o"1-1"\h\u73571緒論 1108791.1本文的研究背景及意義 1266171.2國內外發(fā)展現(xiàn)狀 1315501.3模具發(fā)展方向 278161.4注塑模具行業(yè)地位 273731.5課題需要解決的問題 2110721.6本文研究內容 3243382注塑工藝分析 4300302.1零件結構分析 4286582.2工藝分析 442632.3體積和質量的確定 4252382.4分型面的選擇 5242742.5成型設備的選擇 5106183結構方案設計 728443.1型腔數(shù)量及布局 7251713.2型腔數(shù)目校核 7259913.3澆注系統(tǒng)介紹 725153.3.1主流道設計 8312023.3.2分流道設計 878863.3.3澆口設計 9278863.3.4冷料穴設計 10141643.3.5澆注系統(tǒng)設計 10142143.4排氣槽設計 11244963.5脫模及推出機構設計 11225583.5.1脫模力的計算 1267813.5.2頂針強度校核 1353963.6復位機構設計 13210293.7模架選擇 13324204成型零件尺寸及結構 15203534.1成型系統(tǒng)設計 1555144.2型腔設計 1598584.3型芯設計 16254864.4成型尺寸 17207374.4.1型腔成型零件尺寸 17321414.4.2型芯成型零件尺寸 17125864.4.3校核型腔零件剛度 18252834.5成型零件鋼材型號 19164115模具冷卻系統(tǒng) 2029075.1冷卻水道參數(shù)計算 2047865.1.1單位時間釋放的熱量 20185825.1.2水的體積流量 21280675.1.3冷卻水道直徑設計 21273936模具成型機選擇與校核 22110756.1模具成型機類型 2219466.2最大注塑量校核 2222246.3注塑壓力校核 22150546.4注塑機與模具安裝尺寸的校核 22238726.5校核移模行程 231836.6鎖模力校核 2357237模具裝配與調試 24133197.1模具裝配原則 24253857.2模具裝配流程 2444777.3模具調試 255827總結 2715552參考文獻 281緒論1.1本文的研究背景及意義現(xiàn)如今的臺燈形狀花樣層出不從，各式各樣的個性臺燈也贏得了眾多消費者的青睞，本文對心形臺燈進行注塑模具設計，其目的是能夠通過此次模具設計過程，掌握此類型的塑料模具的設計和生產原理，并能應用到其它種類的產品的設計過程中去。模具作為制造業(yè)中的一項重要的加工行業(yè)，在行業(yè)中也被叫做工業(yè)之母，模具行業(yè)的類別有很多，常見的種類有注塑、鑄造、五金、沖壓等各個不同的方面，通過模具的加工方式得到的產品也是種類多、用途廣、產品的精度高、質量好、生效效率高、成本低，因此模具加工的優(yōu)點很多，所以在行業(yè)中才得到了如此廣泛的應用REF_Ref4787\r\h[1]。隨著現(xiàn)階段的科技的發(fā)展，現(xiàn)階段的制造業(yè)中，模具行業(yè)逐步朝著自動化進行發(fā)展。注塑模具的加工原理是通過塑料材料通過溫度的作用進行融化，然后采用強大的壓力將塑料壓進模具成型零件，材料在過冷區(qū)里凝固后就可以得到所設計形狀的產品REF_Ref12521\r\h[2]。這種加工方式就叫做注塑，在加工過程中，注塑方式加工的優(yōu)點比較多，如成型率高、產品穩(wěn)定性能好、加工成本較低REF_Ref4986\r\h[2]。并且這種加工的方式在工業(yè)中也非常容易實現(xiàn)自動化生產，因此在行業(yè)中占據(jù)十分重要的地位。根據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，注塑加工的方式得到的產品在市場中占據(jù)了60%的比重，具有舉足輕重的地位REF_Ref4986\r\h[3]。1.2國內外發(fā)展現(xiàn)狀國外近幾年發(fā)展趨勢持續(xù)上升中，在今后的幾年還有進步的可能?，F(xiàn)階段，我國的模具行業(yè)的發(fā)展集中地帶是在珠江三角洲和長江三角洲地區(qū)，這些地方經濟發(fā)展活躍，同時也靠近沿海，存在大量的外貿需求，因此有大量的模具加工和制造企業(yè)存在，并且相對內地來說，這些地方的模具加工水平較高、企業(yè)也會更加先進。隨著國內經濟水平的發(fā)展，中國的模具行業(yè)也是在高速發(fā)展的，國家和行業(yè)的重視程度不斷提高，我國的模具生產產值已位列世界前沿，專門生產模具的廠家已經超過18000家，從事模具事業(yè)的人員超過60萬人，更多的創(chuàng)興型企業(yè)投入到模具的事業(yè)中來，并且海外資本也更加青睞于模具制造行業(yè)，其中最為突出的是外資企業(yè)、臺灣企業(yè)、香港企業(yè)的不斷引入促進了模具行業(yè)的發(fā)展REF_Ref22924\r\h[4]。近年來，模具行業(yè)朝著細分類目進行不斷的進步，這樣能夠讓更多的在自身擅長的領域中不斷的鉆研和發(fā)展，其中細分類目主要包括注塑模具，沖壓模具，壓鑄模具，擠出模具，快速成型模具，吸塑模具等，細分利于的形成是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，同樣也是能夠促進各企業(yè)在專業(yè)領域技術水平的提升，此外，企業(yè)從事某一細分領域后，對于模具行業(yè)從業(yè)的工程師也提出了不一樣的要求，能夠在各自專業(yè)的領域進行深入的研究REF_Ref24459\r\h[5]。1.3模具發(fā)展方向隨著計算機水平不斷的提高，高科技加工技術的不斷地出現(xiàn)，同時在各行各業(yè)中的應用也更加廣泛，在科技產品中模具加工也具有著不可替代的地位，模具行業(yè)也是在不斷發(fā)展的，在行業(yè)中為了能夠增加產品的生產產量，發(fā)展成為了在同一個模具里擁有多個成型腔并可以實現(xiàn)加工多個不同的工序的模具，目前行業(yè)里已經設計出了一個模具里幾百個成型腔的大型模具REF_Ref13445\r\h[5]。放眼世界范圍內，在10年前模具加工的精度通常是在5μm，現(xiàn)階段已經能夠做到1μm的精度水平了。在一些高端產品中，甚至能夠達到超精密產品的水平，也就是0.1μ的階段，這些產品一般應用在飛機、火箭、精密電子電器等方面。這些行業(yè)中對模具的設計和裝配技術有非常高的要求REF_Ref24459\r\h[6]。技術水平的提高，必須讓模具零件標準化，模具行業(yè)的標準化是為了能夠將行業(yè)所生產的產品以及模具的組件進行統(tǒng)一，這樣可以提升模具設計效率以及行業(yè)中的制品的通用性，在國外的注塑模具行業(yè)中，均會存在各個制品的對應標準，這可以極大的縮小設計成本。也是現(xiàn)在和未來發(fā)展的一個重要方面。1.4注塑模具行業(yè)地位注塑模具在行業(yè)中具有十分重要的地位，其能夠很好的推動社會的進步，也是國家和行業(yè)發(fā)展的一項重要的利器，注塑模具的發(fā)展和整個智能制造的發(fā)展是緊密聯(lián)系的，評定一個國家的工業(yè)是否發(fā)達，從注塑模具的發(fā)展就可以看出來，因為要擁有一套好的模具，前提是擁有先進的加工設備，近幾十年來我國大力發(fā)展工業(yè)，國家的工業(yè)水平相對以前明顯提升REF_Ref25912\r\h[7]。特別是在最近的這10幾年的時間里，國內的的改變是非常大的，我國的經濟水平和國際地位都有了很大的提高，但是和其它發(fā)達國家比起來，由于我國進入現(xiàn)代工業(yè)的起點比人家晚，雖然這些年來著制造業(yè)中有著很大的提高，然而整體水平還是與發(fā)達國家有一定的距離，像高難度、高精密加工領域我們還是相對落后，這使我國一些高級模具對進口有很大的依賴REF_Ref26761\r\h[8]。國家在2015年頒布了《中國制造2025》，可以看出，其對制造業(yè)的發(fā)展的指示，也是作為戰(zhàn)略強國計劃，我國將著重提高工業(yè)制造技術水平，將我國制造朝著智能制造的方向不斷前進，以縮小與發(fā)達國家的距離REF_Ref14695\r\h[9]。1.5課題需要解決的問題根據(jù)所學到的模具相關的專業(yè)知識，然后查詢參考文獻設計出心形臺燈的注塑模具，在設計過程中必須要能夠結合產品的結構、性能要求、加工批量等因素進行合理分析，設計得到的產品必須要符合實際情況、選取合適的分型面，型腔的數(shù)量和布局要能夠合理。采用UG軟件進行三維建模，然后通過CAD軟件繪制二維圖。在設計過程中確定合適的注塑機型號REF_Ref5956\r\h[10]。1.6本文研究內容通過本次設計產品的相關要求，對產品進行分析，確定本次的設計流程為：（1）通過對心形臺燈的零件圖進行分析，觀察產品的表面結構，材質，確定加工工藝；（2）對加工的模架型號進行確定，確定本次設計的模具的結構為一模兩腔，設計出合理的腔數(shù)布局，這樣能夠便于后續(xù)的模具設計和制造；（3）對模具的分型面進行確定，選取合適的分型面及排氣裝置，同時確定模具的澆筑系統(tǒng)；（4）對模具的冷卻系統(tǒng)進行設計，確定其在冷卻期間溫度變化幅度不大；（5）通過UG軟件對心形臺燈注塑模具進行設計；（6）對模具的注射機進行校核，分析其是否滿足要求；（7）結合上述完成設計說明書的撰寫。2注塑工藝分析2.1零件結構分析該論文所設計的產品是心形臺燈，本次加工的心形臺燈是日常生活中常見的產品，通過UG三維軟件繪制出該產品的三維圖，詳細的圖紙見下圖2-1所示，該產品在結構上相對比較簡單、壁厚均勻?？梢赃M行大批量加工，產品可以采用注塑的方式進行加工，注塑的形式通過分析后進行確定。圖2-1心形臺燈三維圖2.2工藝分析通過POM材料完成對產品的原料進行分析的時候，常見的塑料產品加工的原料有合成、天然兩種不同的高分子材料，對其進行加工過程中，通過高溫使原材料發(fā)生塑化，然后通過注塑機注射將其注入到模具的模具型腔中進行成型。一般在加工過程中，塑料的融化需要的溫度約為180~230℃，同時當熔料的溫度在2000℃以上的時候，部分材料會發(fā)生分解的現(xiàn)象REF_Ref6005\r\h[11]。通過對本次加工產品的性能要求進行分析，確定本次選用的材料為POM，POM材料屬于高分子化合物，在結構上是通過晶體組成，同時在性能上有有較好的強度和耐沖性，并且熱學性能極佳。注塑成型后得到的產品在表面上非常光滑具有很好的透光性，可以根據(jù)需要進行后續(xù)的加色、電鍍等操作。POM材料具有很好的填充性，在注塑模具加工行業(yè)中使用非常廣泛，而且對環(huán)境不存在危害。2.3體積和質量的確定對心形臺燈的產品的體積進行計算，可以采用三維軟件直接獲得，得到的體積大小為：所以零件的質量為：（2-1）2.4分型面的選擇選擇合適的分型面對后續(xù)的整套模具設計和加工都是有利的，可以有效的減少模具的復雜程度，更有利于產品的生產。對分型面進行選擇的時候，需要考慮的是加工產品的結構，在選擇分型面的時候，首先應考慮選擇產品的最大輪廓處，盡可能的讓產品留在后模，這樣能夠利于后續(xù)的脫模操作，同時對分型面進行選擇的時候，需要考慮到產品的外觀，加工對產品的外觀不能產生影響。通過對產品分析，確定該產品的分型面詳見下圖2-2：圖2-2塑件分型面的選擇2.5成型設備的選擇通過上述產品的一次注射量及產品的機構和材料加工要求，初步確定注塑機的型號為HTF110×1A，這種型號的參數(shù)詳見下表2-1：表2-1HTF110×1A注塑機參數(shù)表表2-1（續(xù)）3結構方案設計3.1型腔數(shù)量及布局模具的型腔數(shù)量和布局是非常重要的，在設計過程中直接影響到整體的模具設計及后續(xù)的所有流程，在對型腔布局進行設計的時候，要從多個方面進行綜合考量。在設計的時候，首先還是需要根據(jù)產品來決定型腔，比如產品的大小、結構等相關參數(shù)，型腔的數(shù)量要根據(jù)產品的大小設計，產品太大則型腔數(shù)目不能設計過多，否則會發(fā)生不能完全填充的情況?？紤]生產成本，該設計的型腔布局選用一模兩腔布局REF_Ref6155\r\h[12]。詳見下圖3-1。圖3-1型腔布局3.2型腔數(shù)目校核查表可以得到注塑機的額定注射量大小為：通過上述的參數(shù)，對型腔數(shù)量進行校核，相關公式如下：（3-1）式中：131；；26.45cm3。3.3澆注系統(tǒng)介紹澆注系統(tǒng)是注塑模具中的核心內容，是注塑模具必不可少的系統(tǒng)，其在設計的時候是十分關鍵的，澆筑系統(tǒng)的作用是將熔融狀態(tài)下的塑料在高溫高壓下從注塑機噴嘴注射進型腔，完成加工。合理的澆注系統(tǒng)設計能有效降低生產成本，設計澆注系統(tǒng)時需要多方考慮，如盡可能的減少加工過程中廢料、壓力以及溫度的消耗，以免造成注射不完全或者浪費的現(xiàn)象。3.3.1主流道設計主流道是澆筑系統(tǒng)的重要組成部分，其一端連接的是澆口村套，另一端連接的是分流道。一般主流道是位于整個模具的正中心，為了便于排出廢料和脫模，在設計主流道時，通常需要設計一定的斜度，斜度的取值范圍一般在設計時一般取1-3°的斜度REF_Ref31447\r\h[13]。通過下列公式計算得到主流道的直徑：（3-2）式中：D噴——注塑機噴嘴直徑，取3.0mm。確定直徑的取值為：主流道高度為：采用CAD繪圖軟件，可以繪制出主流道最大的道口的直徑，參數(shù)為：詳見下圖3-2所示：圖3-2主流道設計圖3.3.2分流道設計一端是與主流道連接，另一端則是與型腔連接，這就是分流道的位置。在設計的時候，需要考慮到分流道的長度和尺寸，這兩個因素都是十分關鍵的因素，需要在設計完成后，保證注塑加工過程能夠充填均勻，因此，在設計分流道的大小時，需要把握好塑料填充的時間和速度REF_Ref19493\r\h[14]。綜合考慮到注塑模具的機械加工切削工藝，最終確定分流道的直徑為：繪制得到的分流道設計圖詳見下圖3-3所示：圖3-3分流道設計圖3.3.3澆口設計對注塑模具的澆口進行設計適合與否也是非常關鍵的一個步驟，不同的澆口的類型和方式，對加工影響也是非常大的，所以在設計的時候，需要根據(jù)產品的材料和結構進行合理設計。在設計過程中，要考慮產品的形狀來選擇合適的澆口類型，確保充填的均勻性以及產品的外觀質量REF_Ref7014\r\h[15]。該心形臺燈的注塑模具中，采用的膠口的形式為其中的側澆口類型，對澆口的參數(shù)進行確定，相關參數(shù)如下：(1)側澆口深度尺寸H的確定H=nt=0.5×3=1.5mm（3-3）式中:；，（正常情況下，H的范圍在0.5~2.0mm之間，若按澆口位置處的壁厚來計算則超出經驗值，而且澆口部位屬于容易破損的部位，取小點有利于以后的修模）(2)側澆口寬度尺寸W的確定W=（3-4）式中:A——型腔一側的表面積:A=V/t；V——澆注體積：V=26.35×10mm，t取平均壁厚1.6mm。W===2.1取5mm（3-5）最終膠口大小選擇為：。3.3.4冷料穴設計在主流道的底部需要布置一個凹穴，用來貯存之前加工時產生的廢料，這就是冷料穴。防止之后加工時廢料流進型腔，影響產品質量。這是由于在加工過程中，留在流道中的材料會發(fā)生冷卻而凝固，這樣如果這部分的材料進入到模具的型腔中則會導致加工得到的產品質量和表面形狀受到影響。為了有效的避免加工得到的產品出現(xiàn)不合格，一定要設置一個位置來暫時保留這些冷卻的廢料。設計時，一般把冷料穴設計在主流道底部的型芯內。其直徑需要根據(jù)模具設計時的各方面參數(shù)分析來設計。另外還要設計一個勾料針，其功能是在加工完成后把主流道和冷料穴的廢料排出，再通過其它方法將廢料清除。設計時，一般把勾料針的形狀設計為Z字形的形狀或著凸圓形形狀REF_Ref22503\r\h[16]。該設計勾料針詳見圖3-4所示。圖3-4勾料針3.3.5澆注系統(tǒng)設計在該心形臺燈注塑模具中，采用了標準的澆口襯套和定位環(huán)的設計形式，在注塑模具設計時，對標準件進行選取可以有效的節(jié)約設計成本，因此這種設計形式是非常常見的，標準件可以很好的簡化設計流程，縮短設計周期。同時標準件的選取也能夠更加方便與后續(xù)的維護、更換等過程。因此，受到了模具設計人員的推崇REF_Ref20348\r\h[17]。下圖3-5中展現(xiàn)的是該心形臺燈注塑模具的定位環(huán)、澆口襯套以及模具的澆注系統(tǒng)。圖3-5定位環(huán)與澆口襯套及澆注系統(tǒng)3.4排氣槽設計在注塑模具加工過程中，因為塑料是通過高壓填充進模具里面的，所以會在模具內壓縮空氣而產生一個巨大的壓力，另一方面，由于材料的溫度較高因此會有氣體揮發(fā)，也會使型腔產生壓力，這會嚴重影響注塑的充填的效果，所以在設計的時候需要設置排氣系統(tǒng)將型腔中的空氣進行排出REF_Ref20433\r\h[18]。在該心形臺燈的注塑模具中，由于所設計的產品尺寸不大，其結構的復雜程度也并不高。因此排氣方法設計為直接通過模具分型面的間隙排氣，便可以滿足排氣要求。3.5脫模及推出機構設計在完成加工成型之后，要通過脫模系統(tǒng)把完成成型的制品從模具的型腔推出，在對成型后的制品進行推出操作的時候，必須要保證制品的各個部位不受損壞，在推出的時候，還必須要確認本次加工的零件已經完成成型，并且已經冷卻，在推出的時候不能夠有沾模、頂白、頂穿等現(xiàn)象，同時在推動的同時，模具的受力部位不可以對制品的表面平整性造成影響。另一方面，脫模方向在設計的時候，其設計原則是與開模的方向相同，在注塑機頂棍中心線上受力進行推出。推出機構在制品上用力需要能夠確保該力是相對均勻的，不可以有傾斜、受理不均的情況存在，這種情況會對模具的成型產生影響。因為本次設計的制品采用的是POM材料，該材料在屬于透明材料，如果通過圓頂針頂出那么會在產品上留下明顯的頂出痕跡，因此本次設計需要避開零件中間部分的透光部分。其圖紙詳見圖3-6：圖3-6推出機構3.5.1脫模力的計算本次設計的心形臺燈的注塑模具，將其定義為薄壁產品，其脫模力的大小可以通過以下公式計算：（3-6）式中：另外，上式中的K值計算為：（3-7）式中： ——脫模斜度，取1°。3.5.2頂針強度校核頂針強度的校核可以通過下列公式進行：（3-8）式中：；；；。代入公式中得到：通過計算可得，頂針的強度是合格的。 3.6復位機構設計在脫模系統(tǒng)中，復位機構的設計適合與否是非常關鍵的，其作用是當一次注塑加工完成之后，需要通過復位機構將注塑模具進行復位以免與下次加工的進行，通常情況下，注塑模具的復位機構是由復位桿和復位彈簧組成，由于復位機構對強度的要求比較高，因此在設計的時候材料選取SKD61材料REF_Ref3130\r\h[19]。其具有很高的硬度和良好的韌性，在淬火后硬度可超過50HRC。3.7模架選擇為了能有效減小計算量，降低設計成本，可以采用標準模架。模架的選取根據(jù)模具成型零件的分布情況來進行確定，為了便于加工和采購材料，其尺寸參數(shù)最好保證是整數(shù)REF_Ref24969\r\h[20]。本次設計中模架的尺寸參數(shù)詳見下文：（1）模具型腔的整體尺寸為：。模具型芯的整體尺寸為：。（3）模架定模板的整體尺寸為：。（4）模架動模板的整體尺寸為：。（5）墊塊高度在對墊塊的高度進行設計的時候，要根據(jù)模具的頂出和脫模參數(shù)數(shù)據(jù)來進行設計。在本次心形臺燈注塑模具設計中，采取90mm高度的墊塊。綜合上述參數(shù)，再考慮澆筑系統(tǒng)的參數(shù)，同時考慮到模具的頂出結構。本設計選取我國通用標準的模架，其型號是：。其結構詳見圖3-7。圖3-7模架4成型零件尺寸及結構4.1成型系統(tǒng)設計注塑模具的成型系統(tǒng)由型腔和型芯兩個部件構成，成型系統(tǒng)的設計在模具設計中是至關重要的。模具的型芯和型腔兩個部分是注塑模具中能夠直接和加工制品進行接觸部件，是加工過程中的一個非常核心的位置，其品質直接影響到成型產品的質量以及外觀等。在設計中型腔、型芯兩者之間常見的結構包括：整體式型腔、鑲嵌式型腔、組合式型腔。上述三種不同的結構也是分別使用在不同注塑模具系統(tǒng)中的。在本次論文設計中，選取鑲嵌式類型，該類型在加工上具有更換便利、制造起來簡單，同時也最符合本次加工需要。4.2型腔設計此次設計的心形臺燈模具中，其型腔的結構并不復雜，并且有著良好的安裝穩(wěn)定性，所選用的材料也符合設計要求。加工型腔需用到多種加工工藝。其結構詳見下圖4-1。圖4-1型腔結構形式在設計型腔時，要對型腔的結構進行分析，型腔是以鑲嵌的形式固定安裝在定模板上，是整體式的結構。其功能作用是對設計的產品整體輪廓進行加工。因此，設計的型腔結構適合與否將影響到產品的尺寸參數(shù)和外觀的光滑度。在對其設計時，在不影響產品的參數(shù)和外觀情況下，應盡可能設計簡單的模具，以便于后期的維護和保養(yǎng)能更加方便和快捷。4.3型芯設計在注塑模具中，型芯的作用是作為產品內表面加工的成型零部件。因為不同的產品的內部結構的復雜程度都會有一定的差別，因此，在設計的時候，會相對負責一些，本次設計的型芯的結構如下圖4-2所示，采用與型腔一致的加工工藝和材料。圖4-2型芯結構4.4成型尺寸4.4.1型腔成型零件尺寸（1）型腔長寬尺寸運算利用公式對模具型腔的長寬尺寸進行計算：（4-1）式中：；（0.018）；；；。參數(shù)代入后，可以通過計算得到型腔長度為：（2）型腔深度尺寸對型腔深度尺寸進行計算的時候，常用的方法是平均尺寸法，相關的計算公式如下：（4-2）式中：；；其他符號意義同上。將參數(shù)代入后，可以得出型腔深度尺寸為：4.4.2型芯成型零件尺寸（1）型芯長寬尺寸運算利用公式對模具型芯成型零件的長寬尺寸進行計算：（4-3）式中：；；其他符號意義同上。參數(shù)代入后，可以通過計算得到型芯長度為：利用公式計算模具的型芯深度尺寸HM：（4-4）將參數(shù)代入得：4.4.3校核型腔零件剛度型腔零件的剛度可以使用按剛度計算型腔壁厚公式校核：（4-5）式中：；；——平均型腔成型壓力，取值范圍查表取30Mpa；為15.6mm；；0.017。通過計算得到該注塑模具的型腔側壁厚度為:在實際模具的設計和裝配過程中，此外還要把其他模具零部件的安裝位置和尺寸計算在內，因此該型腔的側壁厚度值要略微大點。在該心形臺燈的模具中，其型腔的側壁S明顯大于Sc。故型腔零件剛度符合要求。4.5成型零件鋼材型號選擇合適的成型零件的鋼材是至關重要的，因為在注塑加工過程中，成型零件是在較高的溫度和較大的壓力下工作的，因此在選擇成型零件材料的時候要充分考慮這些要素。本次設計選取型號為718H模具鋼做成型零件鋼的材料。該材料廣泛應用于日用制品和家電外殼等模具中，由其制成的模具易于修正，且該材料硬度高，其洛氏硬度值在33HRC-38HRC之間，可以滿足設計需求。5模具冷卻系統(tǒng)模具冷卻系統(tǒng)設計是注塑模具設計中的重要部分，注射到模具型腔中的材料是高溫熔融的塑料材料，需要通過一定條件的冷卻后讓其凝固成型才能完成加工，在以前的一些簡單的加工中，通常采用的是自然冷卻來操作REF_Ref21423\r\h[21]。然而該類型的冷卻效率很低，成型的效果不好，為了加快模具的冷卻速度、縮短加工周期，必須要設置冷卻系統(tǒng)對其進行冷卻。在注塑模具中，冷卻系統(tǒng)是非常重要的，其冷卻的速度、冷卻溫度的均勻與否都會對產品造成影響，并且注塑模具加工周期中，冷卻時間占據(jù)了30-60%。5.1冷卻水道參數(shù)計算在對冷卻水道進行設計和計算的時候，主要依據(jù)的是熱量守恒定理，即同一時間內釋放的熱量和冷卻水帶走的熱量相同，利用以下公式計算：

（5-1）式中：；5.1.1單位時間釋放的熱量假設注塑機完成材料注射用3秒，冷卻完成用40秒，經過17秒的保壓時間后需要用5s的時間開模取件。因此可以知道加工過程中的整個成型周期為65SREF_Ref24969\r\h[17]。單位小時成型的次數(shù)為：n＝3600/65＝55.38假設采用的冷卻介質為20℃的水，在冷卻完成后，冷卻水道出口溫度為28℃，水呈湍流狀態(tài)。因此有：（5-2）對照注塑模具設計指導手冊可以知道POM材料單位質量所需要釋放出來的熱量值為：因此有：（5-3）5.1.2水的體積流量通過下列公式對水的體積進行計算：（5-4）式中：；；；。代入?yún)?shù)后得到：5.1.3冷卻水道直徑設計通過上述的計算結果查注塑模具設計指導手冊可得REF_Ref21867\r\h[22]：在該心形臺燈的注塑模具中，該取值能夠符合設計。其設計三維圖如下圖5.1所示：圖5.1冷卻系統(tǒng)三維圖6模具成型機選擇與校核6.1模具成型機類型模具行業(yè)通常將模具成型機也稱為注射機，其功能是把熔化之后的塑料在壓力的作用注入型腔中，注塑模具中常用的注塑機有幾種類型：臥式注塑機、立式注塑機、雙色注塑機。在設計過程中，需要結合模具的特點來配備合適的注塑機。其中對注射機的選擇的時候，需要結合各項參數(shù)來確定本次設計選擇臥式注塑的形式。完成注射機的選擇后，一般要先對注射機的各項參數(shù)進行一次校核，確定選取的注射機的各項額定參數(shù)是否符合設計的要求，其中校核的主要內容包括容量、質量、鎖模力、安裝尺寸等。6.2最大注塑量校核在校核注射容量時，可以通過下列不等式計算：（6-1）式中：1個；131；；。由上述計算可知，選取的注塑機滿足注塑容量要求。6.3注塑壓力校核注塑模具設計中，注塑壓力的選取，可以在產品的材料成型參數(shù)表中查詢校核，從而知道POM材料的成型注射壓力取值范圍是100-130Mpa，因此該注塑模具設計中所選的額定壓力206Mpa是符合設計的基本要求的。6.4注塑機與模具安裝尺寸的校核在對模具設計過程中，要對模具的大小和注射機大小之間的關系進行分析，確保設計的模具尺寸至少有一個方向的尺寸可以穿過拉桿之間，能夠進行模具安裝在注塑機的工作臺面上，因此，選定注射機后，需要對其尺寸進行校核。該論文設計中選用的注塑機最大安裝寬度為：注塑機拉桿的間距400x400mm。本次設計的模具長×寬分別為350x450mm，顯然其尺寸要小于最大的安裝距離，因此符合設計要求。完全確定長和寬后，需要對該注塑模具的安裝高度進行校核，確定其是否超過最大允許的安裝高度，該設計過程中，確定的模具實際高度的結果為：311mm，注塑機的高度范圍為160-410mm。符合設計要求。6.5校核移模行程注塑模具在一次加工周期完成后，需要將模具打開，將成型后的產品進行取出操作，這樣就完成了注塑模具加工的最后一步脫模工序，通過查詢注塑機的參數(shù)表，得知本次選用的注塑機的開模行程為340mm；對其進行校核時需要符合下列不等式：（6-2）式中：，30mm；，102.5mm；。參數(shù)代入后得到：通過計算可知，該模具的開模行程符合要求。6.6鎖模力校核為了確保鎖模力大小達到設計要求，需要對注塑機的鎖模力進行校核，具體如下：（6-3）式中：；；；；平均型腔成型壓力，取值范圍查表取30Mpa。參數(shù)代入后得到：1100≥（9562.31×2+266.18）30=581.7KN通過上述計算可以確定鎖模力的大小達到設計要求。7模具裝配與調試7.1模具裝配原則對注塑模具進行裝配的時候，需要遵循一定的裝配原則，確保注塑模具裝配完成后符合設計的要求，能夠正常的使用，其主要需要遵循的原則有下列幾個方面：（1）在對其進行裝配的時候，需要選取分型面較平整的或者是不容易進行整修的一側作為基準；（2）需要對注塑模具的動定模水平分型面進行研合；（3）需要考慮模具的導柱與導套是否進行完整的配合；（4）在對其進行安裝之前需要對各個零部件的安裝位置進行確定，如果零件過多無法區(qū)分的情況下可以對其進行標記處理；（5）在安裝之前需要對其進行清潔，同時檢查是否存在毛刺、飛邊、氧化皮、銹蝕、切削、灰塵、油污等現(xiàn)象；（6）裝配的時候需要輕拿輕放，避免發(fā)生磕、碰和劃傷；（7）使用螺絲作為緊固件時，需要在安裝的時候進行交叉、對稱、逐步均勻對稱擰緊；（8）在安裝前需要對密封件進行浸油處理。7.2模具裝配流程模具裝配圖如下圖7-1所示。（1）對所有的裝配零件進行檢查，確定其尺寸等方面是否符合裝配要求；（2）對模具的定模進行安裝，其裝配的流程見下方：①首先把型腔鑲塊壓入到定模中；②在此基礎上，將鎖緊楔斜滑塊壓入定模座板。（3）對模具的定模板組件進行安裝，安裝步驟如下：①首先把澆口套裝入定模；②然后完成定位圈安裝；③對上下端面進行磨平處理。（4）對模具中的定模板組件和定模座板組件進行安裝，安裝完成后見裝配圖；在對其進行安裝的時候，其中一二段總成采用內六角螺釘進行固定，固定完成后得到固定模板部件和固定模座板組件。（5）對注塑模具的動模進行安裝，安裝完成后見裝配圖；（6）對模具的型芯固定塊導柱型芯以及動模座板進行安裝，安裝步驟為：①將模具的核心固定塊固定在動態(tài)模型板上。在此流程中，需要對垂直度進行確定；②對下端面進行磨平處理；③將型芯通過螺絲固定；④完成頂桿的安裝；⑤在此對下端面進行磨平處理。（7）對模具的推出和復位機構進行安裝，安裝完成后見裝配圖；（8）完成動模板的安裝，其中主要分為兩個步驟，分別是安裝垃圾釘和磨平限位釘，安裝完成后，見裝配圖；（9）對模具中的動模進行安裝，詳見裝配圖；（10）完成動模安裝后，需要對動、定模合攏進行一定的修配，其中需要對分型面的位置留出的避空間隙，詳見裝配圖；（11）完成模具的動、定模合模安裝，該步驟完成后，可以得到完整的一套注塑模具。7.3模具調試在注塑模具完成后，需要對其進行試模處理，該流程是對模具設計和安裝的質量的檢驗，在試模過程中，首次試模不符合設計要求，通常是由于一般塑料件都附著在模具型腔、型芯。各種不同情況的主要原因分析見下方：（1）粘著模腔該情況的出現(xiàn)通常是以下幾個方面引起的：①模具的注射壓力太大；②注塑加工過程中的保壓時間太長；③加工過程中的冷卻時間太短；④模芯溫度要比模腔溫度高。（2）粘著模芯該情況的出現(xiàn)通常是以下幾個方面引起的：①加工流程中的注射壓力以及保持壓力這兩者過大或過長而引起；②產品在模具的型芯中的收縮太大；③加工流程中的溫度太高，導致不同完全凝固；④機筒和噴嘴溫度太高。（3）粘著主流道該情況的出現(xiàn)通常是以下幾個方面引起的：①主流道中的塑料材料未完全收縮；②料道的直徑太大；③不允許物料充分收縮；④主通道套管內孔的大小存在差異；⑤主流道拉料桿失效。圖7-1裝配圖

總結如今人民生活水平提高，大家對與個性化的需求也日益強烈，生活中的各類日用品形狀也越來越多樣，模具在這些產品中扮演者一個重要的角色，它們其中的產品多以模具來進行設計和生產。本次論文是對心形臺燈產品進行模具設計，以下為本文的歸納，方便讀者快速理解，如下所述：在結構設計過程中，對本次加工的心形臺燈產品的加工要求及產品性能分析，確定了產品的結構和選用的材料；采用UG進行零件的三維建模，通過UG軟件的測量體功能得出產品體積。之后根據(jù)各項參數(shù)確定分型面，在此基礎上，根據(jù)制品的結構和加工批量要求，完成型腔數(shù)量和排列方式的設計；通