灯罩塑料模具设计Word下载.docx
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Smax
塑料的最大收缩率
q
熔融塑料在模腔内的压力
Smin
塑料的最小收缩率
V塑
塑件体积
P0
注射压力
V注
注射机理论注射量
P公
公称注射压力
F锁
锁模力
Δs
塑件公差
δs
塑件收缩引起的塑件尺寸误差
T
注射机的额定锁模力
LS
塑件尺寸
L凹
型腔尺寸
L凸
型芯尺寸
H塑
塑件內形深度基本尺寸
S
注射机最大行程
d
塑件外径基本尺寸
H
模具闭合尺寸
D
塑件內形基本尺寸
Hmin
模具最小尺寸
h
凸模/型芯高度尺寸
Hmax
模具最大尺寸
δ
模具制造公差
α
倾斜角
A
塑件包紧型芯的侧面积
p
单位面积塑件对型芯的正力
F
塑件的投影面积
n
个数
P
型腔压力
f
摩擦系数
φ
长度系数
Q
总脱模力
1绪论
1.1塑料模具概况
模具是制造业的一种基本装备，作用是控制和限制材料的流动，形成所需要的形体[7]。
模具制造零件效率高，质量好，材料消耗低，生产成本低，广泛应用在制造业中。
模具工业是高新技术产业的一部分，也是高新技术产业化的重要领域。
模具在机械电子，汽车，纺织，航空航天等领域里，成为使用最广泛的主要装备，它承担了这些领域中60％～90％的产品。
塑料模具是大批量生产塑料制品的现代化专用成型工艺装备的总称[8]。
塑料是继陶瓷和金属后的第三大材料，广泛应用于现代工业和日常生活中。
塑料成型就是将各种形态的塑料原料制成所需的制品或胚件的过程。
塑料注塑成型过程是将塑料原料从注塑机的料斗进入加热筒，经塑化后由柱塞或螺杆的推动，在一定压力下通过喷嘴进入模具型腔，经冷却固化后而开模获得制品。
塑模传统的设计方法，是依靠设计经验﹑技巧和现有数据，从对塑件的计算到塑模的设计制图，全靠手工。
对塑模的制造更需要专业人士付出大量繁杂劳动。
所以塑件的质量和数量都远不能满足生产发展的需要。
随着计算机广泛应用，塑模设计和制造采用了CAD/CAM系统，大大提高了模具设计制造的效率。
1.2国内外发展状况
1.2.1国内发展状况
20世纪80年代开始，发达国家的模具已从机床中分离出来，并发展成为独立的部门，产值超过机床的产值。
改革开放后，我国模具发展非常迅速。
近年来，每年增长速度达15%。
模具企业十分重视技术的发展。
加大了技术投入力度，将技术进步作为企业发展的动力。
另外，许多科研机构和院校也开展了模具技术的研究与开发。
模具行业的快速发展是使我国成为制造大国的重要原因。
我国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。
经过多年的努力，模具CAD/CAE/CAM技术，模具的电加工技术和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型材料等方面取得了显著进步；
在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。
1.2.2国外发展状况
欧美大多数模具企业的生产技术水平，在国际上是一流的。
模具的设计与制造，成为快速制造优质模具的有力保证。
CAD/CAE/CAM的广泛应用，显示了信息技术带动和提升模具工业的优越性。
目前，国外注射成型发展迅速，精密注射成型计算机技术的广泛应用，及全电动注射剂、两板式注射机、无拉杆注射机、电磁动态化注射机、低压注射成型、高速注射成型、复合注射成型、超级小精密注射成型等技术的研发及应用，提高了国外模具的生产和制造水平[9]。
1.2.3中国与国外先进技术的差距
尽管我国模具工业有了很大的进步，部分模具达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍无法满足国内市场的需求，每年仍需进口各类大型精密复杂模具。
与发达国家模具工业相比，在模具技术上仍有很大的差距。
今后，我国模具行业在以下几方面进行技术创新，缩小与国际先进水平的距离。
注重开发大型精密复杂模具；
提高成型零件的大型化和精密化要求；
加强标准件的应用；
使用标准件能缩短模具制造周期，降低成本且能提高模具的质量；
推广CAD/CAM/CAE技术；
模具CAD/CAM/CAE技术是模具发展的一个重要里程碑。
实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可提高模具设计制造水平；
缩短模具制造周期。
1.3塑料模具发展走势
从市场来看，塑料模具生产企业应重点发展技术含量高的大型精密复杂长寿命模具，大力开发国际市场，发展出口模具。
随着塑料特别是工程塑料的高速发展，模具工业的整体发展迅速。
主要表现在以下几个方面
（1）用户将交货周期放在首位。
（2）提高开发能力，将开发工作往前推，到模具用户的产品开发中去，甚至在尚无明确用户对象前进行开发，变被动为主动。
（3）模具企业及模具生产正在向信息化迅速发展。
（4）随着人类社会的进步，模具必然会向更广泛的领域和更高水平发展。
（5）发达国家模具工业正加速向中国转移，其表现方式：
一迁厂；
二投资；
三采购。
2塑件成型工艺的可行性分析
2.1功能设计
功能设计是要求塑件应具有满足使用目的功能，并达到一定的技术指标[10]。
该塑件是日用品，承受外力很小，如冲击载荷，振动，摩擦等；
塑件的工作温度是室温，则材料选择时对热变形、脆化、分解温度的要求降低；
作为一种日用品，生产批量应该是大批大量生产，这样，就必须考虑生产成本和模具寿命，在材料的选择时要综合各种因素；
此外，塑料都会老化，作为一种光学用品，还要考虑到材料的光氧化等问题。
2.2塑件分析
塑件如图2.1所示，它是日常用品，需求量大，外面要求比较高，所以模具浇注系统采用双分型面的点浇口，根据该塑件的结构特点，模具设计采用顶杆顶出机构，也是工厂里比较简单实用，常见的顶出结构。
为了使模具与注射机相匹配以提高生产力和经济性、保证塑件精度，并考虑模具设计时应合理确定型腔数目，由于产量比较大，该模具选择一模四腔。
（a）二维塑件图
（b）三维塑件内部结构
（c）三维塑件外部结构
图2.1塑件图
2.3材料的选择
通常，选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求。
该塑件对材料的要求必须是透光性好，其次才是成型难易和经济性问题，以下是对几种透光性能较好材料的性能对比，如表2.1所示[16]。
表2.1材料特性
材料名称
材料特性
聚苯乙烯（PS）
聚碳酸酯（PC）
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）
拉伸强度/MPa
51.9
66~72
—
弯曲强度/MPa
110
95~113
洛氏硬度/（M）
115
82
101
氧指数/（OI）
18.1
24.9
17.3
热变形温度/℃
85
134
100
维卡软化点/℃
105
153
120
马丁耐热温度/℃
112
体积电阻率/·
cm
1017—1019
2.1×
1016
1014—1015
透光度/%
88~92
89
92
雾度/%
3
0.9
折射率/%
1.592
1.586
1.492
价格/（元/吨）
1150~1230
33000~41000
19500~20700
与机械加工一样要考虑加工工艺问题，模具成型也要考虑材料的注塑特性，在各材料特点都相差无几的情况下，成型特性是选择材料的主要标准，以下是三种材料性能和成型特性比较，如表2.2所示[16]。
表2.2材料的性能和成型特性比较
塑料品种
性能特点
成型特点
模具设计注意事项
使用温度
主要用途
聚苯乙烯
透明性好，电性能好，抗拉强度高，耐磨性好，质脆，抗冲击强度差，化学稳定性教好
成型性能好，成型前可不干燥，但注射时应防止溢料，制品易产生内应力，易开裂
因流动性好，适宜用点浇口，但因热膨胀大，塑件中不宜有嵌件
-30℃~80℃
装饰制品，仪表壳，绝缘零件，容器，泡沫塑料，日用品等
聚甲基丙烯酸甲酯
透光率最好，质轻坚韧，绝缘性好、表面硬度不高，质脆，化学稳定性较好，不耐无机酸等
流动性差，易产生流痕，缩孔，易分解，透明性好，成型前要干燥，注射时速度不能太高
合理设计浇注系统，便于充型，脱模斜度尽可能大，严格控制料温与模温
<
80℃
透明制品，如窗玻璃，光学镜片，灯罩等
（续表）
聚碳酸酯
透光率较高，介电性能好，吸水性小，力学性能好，抗冲击，抗蠕变性能突出，但耐磨性差，不耐碱，酮，酯
耐寒性好，熔融温度高，黏性大，成型前需干燥，易产生残余应力，质硬，易损模具，使用性能好
尽可能使用直接浇口，减小流动阻力，塑料要干燥，不宜采用金属嵌件，脱模斜度>
2°
130℃脆化温度为-100℃
在机械上做齿轮，凸轮，蜗轮，滑轮等，电机电子产品零件，光学零件等
从性能分析对比中看出，在透光度方面三种材料相差不大，由于是一般性民用品，我们主要要求是
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