模具家用灯具设计Word文件下载.docx

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大批量；

零件材料：

聚碳酸酯；

未注公差取MT5级精度；

设计要求：

熟悉设计零件的具体内容，准备相关的参考资料；

完成塑料件的设计及绘图工作；

确定模具的设计方案；

绘制模具装配图及零件图；

编制完成设计说明书，做好毕业答辩的准备工作；

参考资料：

塑料成型技术及模具设计

机械制造基；

塑料模具设计手册

模具制造工艺学

第二章塑料成型技术发展趋势

第一节塑料及塑料工业的发展

塑料是以树脂为主要成分的高分子有机化合物，简称高聚物。

塑料其余成分包括增塑剂、稳定剂、增强剂、固化剂、填料及其它配合剂。

塑料制件在工业中应用日趋普遍，这是由于它的一系列特殊的优点决定的。

塑料密度小、质量轻，大多数塑料的密度都1.0～1.4g/㎝3之间，相当于钢材密度的0.11和铝材密度的0.5左右，所以有以“塑代钢”的优点。

塑料比强度高；

绝缘性能好，介电损耗低，是电子工业不可缺少的原材料；

塑料的化学稳定性高，对酸、碱和许多化学药品都有很好的耐腐蚀能力；

塑料还有很好的减摩、耐磨及减震、隔音性能也较好。

因此，塑料跻身于金属、纤维材料和硅酸盐三大传统材料之列，在国民经济中，塑料制件已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。

塑料工业的发展阶段大致分为一下及个阶段：

1.初创阶段30年代以前，科学家研制分醛、硝酸纤维和聚酰胺等热塑料，他们的工业化特征是采用间歇法、小批量生产。

2.发展阶段30年代，低密度聚乙烯、聚氯乙烯等塑料的工业化生产，奠定了塑料工业的基础，为其进一步发展开辟了道路。

3.飞跃阶段50年代中期到60年代末，塑料的产量和数量不断增加，成型技术更趋于完善。

4.稳定增长阶段70年代以来，通过共聚、交联、共混、复合、增强、填充和发泡等方法来改进塑料性能，提高产品质量，扩大应用领域，生产技术更趋合理。

塑料工业向着自动化、连续化、产品系列化，以及不断拓宽功能性和塑料的新领域发展。

我国塑料工业发展较晚，40年代只有酚醛和赛璐珞两种塑料，年产仅200t。

50年代末，由于万吨级聚氯乙稀装置的投产和70年代中期引进石油化工装置的建成投产，使塑料工业有了两次的跃进，于此同时，塑料成型加工机械和工艺方法也得到了迅速的发展，各种加工工艺都已经齐全。

塑料由于其不断的被开发和应用，加之成型工艺的不断发展成熟于完善，极大地促进了成型模具的开发于制造。

随者工工业塑料制件和日用塑料制件的品种和需求的日益增加，而且产品的更新换代周期也越来越短，对塑料和产量和质量提出了越来越高的要求。

第二节塑料成型在工业生产中的重要作用

模具是工业生产中重要的工艺装备，模具工业是国民经济各部门发展的重要基础之一。

塑料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一种类型。

模具设计水平的高低、加工设备的好坏、制造力量的强弱、模具质量的好坏，直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。

美国工业界认为“模具工业是美国工业的基础”，日本则称“模具是促进社会繁荣富裕的劳动力”。

近年来，我国各行业对模具的发展都非常重视。

1989年，国务院颁布了“当前产业政策要点的决定”，在重点支持改造的产业、产品中，把模具制造列为机械技术改造序列的第一位，它确定了模具工业在国民经济中的重要地位，也提出了振兴模具工业的主要任务。

总之，要尽快提高我国模具工业的整体技术水平并迎头赶上发达国家的模具技术水平。

第三节塑料成型技术的发展趋势

一副好的塑料模具与模具的设计、模具材料及模具制造有很大的关系。

总观世界发展趋势，塑料成型技术的发展可以归纳为以下几个方面：

1.模具的标准化

为了适应大规模成批生产塑料成型模具和缩短模具制造周期的需要，模具的标准化工作十分重要，目前我国模具标准化程度只达到了20%。

注射模方面关于模具零件、模具技术条件和标准模架等有了一些国标。

当前的任务是重点研究开发热流道标准元件和模具温控标准装置，精密标准模架，精密导向件系列，标准模板及模具标准件的先进技术和等向性标准化模块等。

2.加强理论研究

随着塑料制件的大型化和复杂化，模具的重量达到数吨甚至十多吨，这样大的模具，若只凭经验设计，往往会因设计不当而造成模具报废，大量的资金被浪费，所以大型模具还是要向理论设计方面发展，如模板刚度、强度的计算和充型流动理论的建立。

3.塑料制件的精密化、微型化和超大型化

为了满足各种工业产品的使用要求，塑料成型技术正朝着精密化、微型化和超大型化等方面发展。

精密注射成型是能将塑料制件尺寸公差保持在0.01～0.001㎜之内的成型工艺方法，其制件主要用于电子、仪表工业。

微型化的塑料制件要求在微型的设备上生产。

目前，德国已经研究出注射量只有0.1g的微型注射机，而法国有注射量为17万g的超大型注射机，合模力为150MN；

美国和日本也有较先进的注射机。

目前，国产注射机的注射量也已达3.5万g，合模力为80MN。

4.新技术、新工艺的研制、开发和应用

随着塑料成型技术的不断发展，模具新材料、模具加工新技术和模具新工艺方面的开发已成为当前模具工业生产和科研的主要任务之一。

十多年来，国内外在塑料行业投入了大量的资金和研究力量，取的了许多成果。

例如：

材料方面有预硬钢、马氏体时效钢、耐腐蚀钢等，模具加工技术方面有广泛应用仿形加工、电加工、数控加工及微机控制加工等；

另外，模具CAD/CAM/CAE技术也进入了实用阶段。

（1）全面推广CAD/CAM/CAE技术　

模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。

随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；

进一步扩大CAE技术的应用范围。

计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。

（2）模具扫描及数字化系统　　

高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。

有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。

模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。

加入世贸组织后，我国将获得一个更加稳定的国际经贸环境，从而有利于我国的改革开放．有利于我国与各国、各地区的经济贸易合作，有利于世界经济的稳定发展。

我国在制定法律法规时要遵守WTO的规则，增加透明度，减少行政干预等；

在市场开放方面，需要逐步降低关税，取消非关税措施，开放服务业市场等。

这无论在观念上还是在体制上都会带来一定的变化。

我国加入WTO同时也将为各国、各地区的贸易伙伴提供更好、更稳定的市场进入机会。

使我国的投资环境将更为宽松、透明、稳定，我国的利用外资领域将进一步扩大，我国的市场体系将更加完善和发达。

国内和国外模具企业都可以从中得到更多的机会和收益。

（四）塑料模具的分类

按塑件成型方本法不同可分为：

1.注射模

注射模又称注塑模。

注射成型主要是通过注射机把粒状塑料或粉状塑料熔融后注射成型成塑料制品，它主要用于热塑性和热固性塑料。

2.压缩模

压缩模又称压塑模。

它主要是通过把预热过的塑料直接压入模具型腔，由于化学反应或物理反应，使塑料逐渐硬化成型。

3.压铸模

压铸模又称传递模。

4.挤出模

挤出模常称挤出机头。

挤出成型是利用挤出机筒内的螺杆旋转加压的方式，连续地将塑化好的、呈熔融状态的物料从挤出机的机筒中挤出成型。

5.气动成型模

气动成型模包括中空吹塑成型模、真空成型模、压缩空气成型模等。

（五）典型塑料注射模具的结构组成

塑料注射成型模具主要用于成型热塑性塑料制件，近年来在热固性塑料的成型中也得到了日趋广泛的应用。

由于塑料注射成型模具的适用性比较广，而且用这种方法成型塑料制件的内在和外观质量均较好，生产效率特别高，所以塑料注射模具已日益引起人们的重视。

注射模具的结构的合理性，将直接影响塑件的成型质量、生产效率、劳动强度、模具寿命和成本等。

一副典型的注射模具可由以下几部分组成：

1.成型零件

成型零部件是指动、定模部分有关组成型腔的零件。

如成型零件内表面的凸模和成型塑件外表面的凹模以及各种成型杆、镶件等。

2.合模导向机构

合模导向机构是保证动模和定模在合模时准确对合，以保证塑件形状和尺寸的精确度，并避免模具中其他零件发生碰撞和干涉。

常用的合模导向机构是导柱和导套。

3.浇注系统

浇注系统是熔融塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所流经的通道，它包括主流道、分流道、浇口及冷料穴等。

4.侧向分型与抽芯机构

当塑件的侧向有凹凸形状的孔或凸台时，在开模推出塑件之前，必须先把成型塑件侧向凹凸形状的型芯从塑件上脱开，塑件方能顺利脱模。

5.推出机构

推出机构是指分型后将塑件从模具中推出的装置，又称脱模机构一般情况下，推出机构由推杆、推杆固定板、推板、主流道拉料杆、复位杆及导向机构所组成。

常见的推出机构有推杆推出机构、推管推出机构、推荐板推出机构等。

6.加热和冷却系统

加热和冷却系统亦称温度调节系统，它是为了满足注射成型工艺对模具温度的要求而设置的，其作用是保证塑料熔体的顺利充型和塑件的固化定型。

注射模具中是设置冷却回路还是设置加热装置要根据塑料品种塑件成型工艺来确定，冷却系统一般是在模具上开设水道，加热系统则在模具内部或四周安装加热元件。

7.排气系统

在注射成型成型过程中，为了将型腔中的气体及注射成型过程中塑料本身挥发出来的气体排出模外，以避免它们在塑料熔体充型过程中造成气孔或充不满等缺陷，常常需要开设排气系统。

排气系统是在分型面上有目的地开设几条排气槽许多模具的推杆或活动型芯与模板之间的配合间隙可起排气作用。

小型塑料制件的排气量不大，因此可直接利用分型面排气。

8.支承零部件

用来安装固定或支承成型部件及前述的各部分机构的零部件均称为支承零部件。

支承零部件组装在一起，可以构成注射模具的基本骨架。

第四节毕业设计应达到的要求

通过这次毕业设计，应达到学校对毕业设计的要求。

同时，通过对话筒塑料注射模的设计，应达到如下目的：

1.更深入了解聚合物的物理性能、流动性、成型过程中的物理、化学变化以及塑料的组成、分类及其性能。

2.更深入了解塑料成型的基本原理和工艺特点，正确分析成型工艺对模具的要求。

3.掌握各种成型设备对各类模具的要求。

4.掌握各类成型模具的结构特点及设计计算方法，能设计中等复杂模具。

5.具有分析、解决成型现场技术技术问题的能力，包括具有分析成型缺陷产生的原因和提出克服办法的能力。

结合以前学过的各门课程，综合运用各种知识来完善这次毕业设计。

在设计过程中，还应该注意了解塑料模具的新工艺、新技术和新材料的发展动态，阅读外文资料，学习掌握新知识，更好地为本设计和振兴我国的塑料成型加工技术服务。

第三章塑件的工艺性分析

塑件的工艺性分析包括塑件原材料分析、塑件的尺寸精度分析、塑件表面质量和塑件的结构工艺性分析。

具体分析如下：

（1）塑件的原材料分析

表3-1

塑料品种

结构特点

使用温度

化学稳定性

性能特点

成型特点

聚碳酸酯

（PC）,属于

热塑性塑

料

线性结构

非结晶型

材料,透明

小于130℃,

耐寒性好,

脆化温度为

-100℃

有一定的化学

稳定性,不耐

碱、酮、酯等

透光率较高,

介电性能好,

吸水性小,但

水敏性强（含

水量不得超过

0.2％）,且吸

水后会降解

力学性能好,

抗冲击蠕变性

能突出,但耐

磨性教差

熔融温度高（超过

330℃才严重分解

）,但熔体黏度大；

流动性差（溢边值

为0.06mm）;

流动性

对温度变化敏感,

冷却速度快,成型

收缩率小;

易产生

应力集中

结论

①熔融温度高且熔体黏度大,对大于200g的塑件应用螺杆式注射机成,

型,喷嘴宜用敞开式延伸喷嘴并加热，严格控制模具温度,一般在70—

120℃为宜,模具应用耐磨钢,并淬火

②水敏性强,加工前必须干燥处理,否则会出现银丝、气泡及强度显著

下降现象

③易产生应力集中,严格控制成型条件,塑件成型后退火处理,消除应

力;

塑件壁不宜厚,避免有尖角、缺口和金属嵌件造成应力集中,脱模斜

度宜取2

图3-1

（2）塑件的尺寸精度分析

图3-1是我此次设计的塑件灯座的草图。

该塑件尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸按MT5查取公差,其主要尺寸公差标注如下（单位均为mm）

塑件外形尺寸：

￠69-0.860￠70-0.860￠127-1.280

￠129-1.280￠170-1.60￠137-1.2803-0.208-0.280133-1.280

内形尺寸：

￠63＋00.74￠64＋00.74￠114＋01.14

￠121＋01.28￠123＋01.28￠131＋01.28￠164＋01.68＋00.28

60＋00.7432＋00.5630＋00.50

孔尺寸：

￠10＋00.32￠12＋00.32￠137＋01.28

￠164＋01.6￠4.5＋00.24￠2＋00.2￠5＋00.24

孔心距尺寸：

34±

0.28￠96±

0.50￠150±

0.57

（3）塑件表面质量分析

该塑件要求外形美观，色泽鲜艳，外表面没有斑点及熔接痕，粗糙度可取Ra0.4um。

而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。

（4）塑件的结构工艺性分析

1从图纸上分析，该塑件的外形为回转体。

壁厚均匀，且符合最小壁厚要求。

2塑件型腔较大，有尺寸不等的孔，如￠124-￠10

4-￠54-￠4.5，它们均符合最小孔径要求。

③在塑件内壁有4个高2.2，长11的内凸台。

因此，塑件不易被取出。

需考虑侧抽装置。

综上所述，该塑件可采用注射成型加工。

第四章成型设备的选择与模塑工艺规程编制

（1）计算塑件的体积

V=200172.30mm3

（2）计算塑件的质量

计算塑件的质量是为了选择注射机及确定模具型腔的数量。

根据有关手册查得p=1.2㎏/dm3

所以，塑件质量为

W=pV

=200172.30X1.2X10-3

=240.20g

根据塑件形状及尺寸采用一模一件的模具结构，考虑外型尺寸、对塑件原材料的分析及注射时所需的压力情况，参考模具设计手册初选螺杆式注射机：

XS-ZY-250（经注射机有关参数的校核，XS-ZY-250不能满足闭合高度要求，故选XS-ZY-500）。

（3）塑件模塑成型工艺参数的确定

聚碳酸酯注射成型工艺参数见表二，试模时，可根据实际情况做适当调整。

表4-1聚碳酸酯注射成型工艺参数

工艺参数

规格

预热和干燥

温度t：

110-120℃

成型时间/s

注射时间

20-90

时间：

8-12h

保压时间

0-5

料筒温度t/℃

后段

210-240

冷却时间

中段

230-280

总周期

40-190

前段

240-285

螺杆转速n/（r.min-1）

28

喷嘴温度t/℃

240-250

后处理

方法

红外线灯

模具温度t/℃

70（90）-120

温度t/℃

鼓风烘箱100-110

注射压力p/MPa

80-130

时间r/h

8-12

第五章模具结构的设计

第一节塑料制件在模具中的位置

（1）分型面的选择

在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.保证塑件的精度要求

d.满足塑件的外观质量要求

e.便于模具的加工制造

f.对成型面积的影响

g.对排气效果有利

h.保证侧向型芯的放置容易及抽芯机构的动作顺利

该塑料为灯座，外形要求美观，无斑点和熔接痕，表面质量要求较高。

在选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量以及成型后能顺利取出塑件，有两种分型面的选择方案。

其一，选塑件小端底平面作为分型面，如图二（a）所示；

选择这种方案，侧面抽芯机构设在定模部分，模具结构需用瓣合式，这样在塑件表面会留有熔接痕，同时增加了模具结构的复杂程度。

其二，选塑件大端底平面作为分型面，如图2（b）所示，采用这种方案，侧面抽芯机构设在动模部分，模具结构也较为简单。

所以，选塑件大端底平面作为分型面较为合适。

（a）（b）

图5-1

（2）型腔数目的确定及型腔的排列

由于该塑件采用的是一模一件成型，所以，型腔布置在模具的中间。

这样也有利于浇注系统的排列和模具的平衡。

第二节浇注系统的设计

浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内流经的通道。

它对于获得优良性能和理想外观的塑料制件以及最佳的成型效率有直接影响。

浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。

下面依次对它们进行分析设计。

（1）、主流道的设计

主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具相接触的部位开始，到分流道为止的塑料熔体的流动通道。

其截面成圆锥形，锥角为ａ＝2°

～6°

；

表面粗糙度为Ｒa＜0.8ｕｍ；

主流道入口直径ｄ大于喷嘴直径ｄ1大约1㎜左右。

根据手册查得XS-ZY-500型注射机喷嘴的有关尺寸。

喷嘴球半径：

R0=18mm

喷嘴孔直径：

d0=￠4mm

根据模具主流道与喷嘴的关系：

R=R0+（1——2）mm

d=d0+0.5mm

取主流道球半径：

R=20mm

取主流道的小端直径：

d=￠4.5mm

为了便于将凝料从主流道中拨出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为1°

—3°

。

经换算得主流道大端直径D=￠12mm。

同时为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计r=5mm的圆弧过度

主流道形状如图3。

图5-2主流道形状

（2）分流道的设计

分流道是熔料从主流道进入腔前的过渡部分，它的截面形状应尽量使比表面积小，热量损失小，磨擦阻力小。

分流道的的形状及尺寸与塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率等因素有关。

该塑件的体积较大，但形状不算太复杂，而且壁厚均匀，可以考虑采用多点进料方式，缩短分流道长度，有利于塑件的成型和外观质量的保证。

此灯座的设计从便于加工的方面考虑，采用截面形状为半圆形的分流道。

查有关手册得R=6mm。

（3）.浇口的设计

浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道。

它的位置、形状及尺寸对塑件的性能和质量的影响很大。

它不是一次就确定尺寸的，要经过试模、成型情况等因素的变动来确定。

a.浇口形式的选择

由于该塑件外观质量要求较高，浇口的位置和大小应以不影塑件

的外观质量为前提。

同时，也应尽量使模具结构更简单。

根据对塑件结构的分析及已确定的分型面的位置，可选择的浇口形式有以下几种方案：

①、潜伏式浇口

它从分流道处直接以隧道式浇口进入型腔。

浇口位置在塑件内表面，不影响其外观质量。

但采用这种浇口形式会增加模具结构的复杂程度。

②、轮辐式浇口

它是中心浇口的一种变异形式。

采用几股料进入型腔，缩短流程，去除浇口时较方便，但有浇口痕迹。

模具结构较潜伏式浇口的模具结构简单。

③、盘形浇口

它具有料流同时前进、进料均匀、不易产生熔接痕、排气条件好等优点，但是浇口凝料去除较困难，需要切削加工或冲切法去除。

此外，模具结构设计也不易实现。

④、点浇口

它又称针浇口或菱形浇口。

采用这种浇口可获得外观清晰、表面光泽的塑件。

在模具开模时，浇口凝料会自动拉断，有利于自动化操作。

由于浇口尺寸较小，浇口凝料去除后，在塑件表面残留痕迹也很小，基本上不影响塑件的外观质量。

同时，采用四点浇口进料，流程短而进料均匀。

由于浇口尺寸较小，剪切速率会增大，塑料黏度降低，提高流动性，有利于充模。

但是模具需要设计成双分型面，以便脱出浇注系统凝料，增加了模具结构的