完整版机械设计制造及其自动化专业毕业设计40设计41台灯底座下盖板注射模具设计.docx

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完整版机械设计制造及其自动化专业毕业设计40设计41台灯底座下盖板注射模具设计

三江学院

本科毕业设计（论文）

题目台灯底座下盖板注射模具设计

院系机械设计制造及其自动化专业

学生姓名蔡旺

指导教师

起讫日期2012.12.17—2013.4.5

设计地点三江学院

摘要

本文主要介绍了台灯底座下盖板注射模具的设计，塑件的材料是ABS塑料，通过分析塑料成型工艺制作决定了本模具的成型工艺方案。

通过测绘零件图纸，设计了一副标准模具，主要运用镶块拼接方法解决了复杂造型简单化的问题。

对模具进行了成型零部件、浇注系统、推出机构和复位机构的设计。

选择了合理的分型面，保证塑件脱模的顺利。

在制造方面，运用数控车铣技术，提高了模具加工精度和加工效率，从而保证产品的精度及工艺要求。

关键词：

台灯底座下盖板,ABS塑料,注射模具,侧浇口,镶块

Abstract

Thisarticleprimarilydescribestablelampbasecoverinjectionmoulddesign,PlasticmaterialsareABSplastic.Byanalyzingtheplasticmoldingprocessdeterminestheprocessdies.Throughpartsofsurveyingandmapping,itdesignedastandardmold.Itsplicingthemainuseofinsertstoresolvetheproblemofcomplexmodelingsimplification.Itwasformingmoldparts,injectionsystem,introductionagenciesandtheresetmechanismdesign.Itchoseareasonablesub-surfacetoensurethesmoothplasticstripping.Inmanufacturing,ItuseNCmillingtechnology,improvedMoldMachiningaccuracyandprocessingefficiency,thusensuringtheaccuracyofproductandprocessrequirements

Keywords:

Lampbaseunderthecover,ABSplastic,Injectionmoulds,Sidegate,Glut

4.5.1主流道的设计17

4.5.2分流道的设计18

4.5.3浇口的设计20

第一章绪论

1.1塑料模具的现状及展望

随着社会市场经济的发展趋势，大批境外企业的涌入，使作为支持工业的模具行业迎来新一轮的发展机遇，模具行业在未来几年里发展空间巨大。

生产、建设、管理、服务等第一线对模具人才的需求量较大。

这就为模具设计与制造专业的创建和发展提供了良好的契机。

 整体来看，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。

一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。

在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。

 加入WTO，给塑料模具产业带来了巨大的挑战，同时带来更多的机会。

由于中国塑料模具以中低档产品为主，产品价格优势明显，有些甚至只有国外产品价格的1/5～1/3，加入WTO后，国外同类产品对国内冲击不大，而中国中低档模具的出口量则加大；在高精模具方面，加入WTO前本来就主要依靠进口，加入WTO后，不仅为高精尖产品的进口带来了更多的便利，同时还促使更多外资来中国建厂，带来国外先进的模具技术和管理经验，对培养中国的专业模具人才起到了推动作用。

 虽然近几年模具出口增幅大于进口增幅，但所增加的绝对量仍是进口大于出口，致使模具外贸逆差逐年增大。

这一状况在2006年已得到改善，逆差略有减少。

模具外贸逆差增大主要有两方面原因：

一是国民经济持续高速发展，特别是汽车产业的高速发展带来了对模具旺盛需求，有些高档模具国内的确生产不了，只好进口；但也确实有一些模具国内可以生产，也在进口。

这与中国现行的关税政策及项目审批制度有关。

二是对模具出口鼓励不够。

现在模具与其它机电产品一样，出口退税率只有13%，而未达17%。

从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些技术含量高的大型、精密、复杂、长寿命模具，并大力开发国际市场，发展出口模具。

随着中国塑料工业，特别是工程塑料的高速发展，可以预见，中国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度，未来几年年增长率仍将保持20%左右的水平。

1.2模具设计与制造专业的人才培养定位与目标

1.专业的培养目标为热爱社会主义祖国，拥护党的基本路线，为地方经济发展和社会需求服务的具有良好的政治品质、思想素质、道德品质及有一定的基础理论和专业技能，能适应社会主义现代化建设需要和适应模具、行业发展需要，在具有必备的基础理论知识和专门知识的基础上，模具专业重点掌握从事模具制造、模具的装配、维修等专业领域实际工作所需基本能力和基本技能，包括结构简单的塑料模具、冲压模具零件的加工制造能力，常用模具生产设备的使用和维护能力，模具装配和维护的能力，模具生产工艺的设计和实施能力等；专业重点掌握从事普通机械加工、设备的使用和维护能力，零件生产工艺的设计、编程和实施能力等，均要求具有较快适应生产、建设、管理、服务第一线岗位需要的实际工作能力的德、智、体、美等全面发展的应用型中等专业技术人才。

2.专业的人才培养主要定位在普通机械加工技术的应用基层,这在珠三角乃至全国都是人才需求最庞大的群体。

他们的工作侧重是普通机械加工设备的操作、设备的操作和简单设备的维护及维修等。

他们不需要深入了解设备的技术细节,但需要熟练掌握设备的工作原理及零件的加工流程。

另外,有一些企业涉及设备等的销售,他们也应该了解市场营销的基本方法。

3.模具专业的人才培养主要定位在冲模、塑模的技术应用基层,这在珠三角乃至全国都是模具人才需求最庞大的群体。

他们的工作侧重是模具的生产操作、模具的制造和模具的装配、维修等。

他们不需要深入了解模具的技术细节,但需要熟练掌握模具的工作流程。

另外,有一些企业涉及模具标准件的销售,他们也应该了解市场营销的基本方法。

第二章塑料产品分析及其工艺特点

2.1产品结构工艺性分析

本次课程设计的题目是台灯底座下盖板注射模具的设计，其产品如图2.1所示。

图2.1产品三维图

2.1.1塑料的分析

台灯底座下盖板塑料件的材料是ABS塑料，ABS树脂是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。

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。

ABS外观为不透明呈象牙色粒料，其制品可着成五颜六色，并具有高光泽度。

ABS相对密度为1.05左右，吸水率低。

ABS同其他材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。

ABS的氧指数为18～20，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，并发出特殊的肉桂味。

ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。

ABS的耐蠕变性比PSF及PC大，但比PA及POM小。

ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。

ABS的力学性能受温度的影响较大。

ABS的热变形温度为93~118℃，制品经退火处理后还可提高10℃左右。

ABS在-40℃时仍能表现出一定的韧性，可在-40~100℃的温度范围内使用。

ABS的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。

ABS同PS一样是一种加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工方法加工。

ABS的熔体流动性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，与POM和HIPS类似；ABS的流动特性属非牛顿流体；其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。

ABS的热稳定性好，不易出现降解现象。

ABS的吸水率较高，加工前应进行干燥处理。

一般制品的干燥条件为温度80~85℃，时间2~4h；对特殊要求的制品（如电镀）的干燥条件为温度70~80℃，时间18~18h。

ABS制品在加工中易产生内应力，内应力的大小可通过浸入冰乙酸中检验；如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止，应进行退火处理，具体条件为放于70~80℃的热风循环干燥箱内2~4h，再冷却至室温即可。

2.1.2塑件的工艺分析

台灯底座下盖板的上表面比较复杂，有许多台阶孔、加强筋及突台等，在制造型芯时具有一定的难度，在加工时需要选择合理的刀具路径。

需要用镶块拼接才能合理有效的简化模具结构，选择模架时需考虑镶块的大小。

2.2塑件产品图的测绘

经过测绘，台灯底座下盖板的产品简图见图2.2（a）、（b）：

图2.2（a）零件图

图2.2（b）零件图

第三章注射成型方案分析

3.1分型面及其选择

分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，它与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺等有关，因此，分型面的选择是注射模具设计中的一个关键。

通常模具的分型面与注射机的开模方向垂直。

开模时将注射后的冷却固化的塑件及浇注凝料从模体中顶出并取下（或自动落下），再将模腔内的杂物清除，或将嵌件或活动型芯安放于模腔内。

但有时采用侧向抽芯机构或取出点浇口的凝料往往需要从几个方面进行数次分型。

台灯底座下盖板可以选择单分型面注射成型，其分型面为台灯底座下盖板的上表面，在同一个平面内分型，无需侧向分型及内侧抽芯，塑件大部分在定模部分，动模部分大多由镶块及型芯构成，简化模具，方便脱模。

3.2浇注系统分析

注射模浇注系统是将注塑机料筒中的熔融塑料从喷嘴高压喷出后，稳定而顺畅地充入并同时充满型腔的各个空间的通道。

它在充模及塑件固化过程中还将注射压力平衡的传递到型腔的各个部位，以获得填充殷实、完整、质量良好的塑件。

台灯底座下盖板塑件根据要求模具采用一模两件，采用侧浇口进料。

从台灯底座下盖板塑件的形状分析，由于塑件大部分在定模，且一模两件，方便加工测绘，塑件对称放置，侧浇口进料，浇口即设计在对称中心。

第四章模具的结构设计

4.1模架的选择

通过塑件分析，选用龙记模胚3040，模架简图如图4.1所示。

图4.1模板

4.2注塑机的选择

根据塑件的形状及尺寸，计算其在分型面上的投影面积和塑件以及浇注系统的质量，计算所需锁模力、总注射物料量，然后才能初选设备。

由于制品的外观由许多孔和凸台组成，形状复杂，首先利用Pro/E软件的分析功能对制品的体积和在分型面上的投影面积进行计算与测量。

在Pro/E软件里打开三维模型，利用其质量属性分析对表面积、体积、质量进行分析与计算。

根据软件计算得出结果如下：

塑件在分型面上的投影面积：

10381.625mm2

塑件体积：

V=108.3m3

塑件密度：

=1.05g/cm3

所以塑件的质量：

m=108.3×（1.05）=113.72g

根据塑件的注塑量、分型面的投影面积和模具的合模高度选择注塑机的型号如表4.1

表4.1型号为XS-ZY-125的注塑机参数

g

卧式

额定注射量（cm3）

125

螺杆直径（㎜）

40

注射压力（MPa）

120

注塑时间（S）

1.6

注射行程（mm）

115

螺杆转速（r/min）

29、43、56、69、83、101

锁模力（KN）

900

拉杆内间距（㎜）

260×290

最大开模行程（mm）

300

最大模具厚度（㎜）

300

最小模具厚度（㎜）

200

锁模形式

双曲肘

模具定位孔直径（㎜）

125

喷嘴球半径（㎜）

SR15

喷嘴孔径（㎜）

4

4.3模具参数校核

1.注射量的校核:

要求注射量不超过注射机的最大注射量，在注塑生产中，注塑机每一个成型周期向模具腔内注入的塑料熔体体积或质量称为塑件的注射量，其中包括浇注系统内所存留的塑料熔体体积，选择注塑机时，必须保证塑件的注射量小于注塑机的最大注射量的（80～85）%，最小注射量不小于注塑机注射量的20%，根据式

kMmaxMM=Mi+m

式中

Mmax——注塑机最大注射量/mm3；

Mi——浇注系统凝料的质量或体积/mm3；

m——单个制件质量或体积/mm3；

n——型腔数目/个；

k——注射机最大注射量利用系数，一般取0.8。

0.8×1250.0178+0.023≈0.0408mm3。

故：

注射机注射量满足要求。

2.注射压力的校核

塑料成型所需要的注射压力是由塑料品种、注射机类型、喷嘴形式、塑件形状以及浇注系统的压力损失等因素决定的。

注射压力的校核是检验注射机的最大注射压力能否满足制品的成型要求。

所选的塑料原料为ABS，制件结构合理，流体流动性能好，其注射压力在（70～100）Mpa之间，其值在所选的注射机成型范围之内，故能满足要求。

3.锁模力的校核

注射时塑料熔体充满型腔的时候，存在较大的压力，它会使模具从分型面涨开，该压力等于塑件和浇注系统在分型面上不重合的投影面积之和乘以型腔的压力，它应小于注射机的最大锁模力，才能使注射时不发生溢料和涨模现象。

为了保证注射成型过程当中型腔能够可靠的锁闭，必须满足：

（nA1+Aj）pFn

（2515.12+641.3）12080%=265kN<900kN

故：

注射机锁模力满足要求。

4.安装部分尺寸校核

模具厚度校核：

由于注射机的动模和定模固定板之间的距离都有一定的调节量H，因此，对安装使用的模具厚度有一定的限制，一般情况下，模具的实际厚度H必须在注射机允许安装的最大模具厚度和最小模具厚度之间。

所选用的注射机的模具最大厚度Hmax为300mm，最小模具厚度Hmin为200mm。

所设计的模具总厚度为265mm，此值在所选注射机的最大模具厚度和最小模具厚度之间。

因此，设计的模具厚度满足注射机对模具的合模要求。

4.4成型零部件设计

模具合模后，在动模板与定模板之间的某些零部件组成一个能填充塑料熔体的模具型腔，模具型腔的形状的与尺寸就决定了塑料制件的形状与尺寸。

构成模具型腔的所有零部件称为成型零部件。

4.4.1成型零部件的结构设计

成形零件是决定塑件几何形状和尺寸的零件。

它是模具的主要部分，主要包括凹模、凸模及镶件、成型杆和成型环等。

凹模亦称型腔，是成型塑件外表面的主要零件；凸模亦称型芯，是成型塑件内

表面的零件，而成型其他小孔的型芯称为小型芯或成型杆。

凹、凸模按结构不同主要可分整体式和组合式两种结构形式。

1）整体式的凹模和凸模是指直接在整块模板上加工出凹、凸形状的结构形式。

其特点是牢固、不易变形，不会使塑件产生拼接线痕迹。

但是加工困难，热处理不方便，整体式凸模还有消耗模具钢多、浪费材料等缺点。

所以整体式凹、凸模结构常用于形状简单的单个型腔中、小型模具或工艺试验模具。

2）组合式凹模、凸模结构是指由两个或两个以上的零件组合而成的凹模或凸模。

按组合方式的不同，可分为整体嵌入式、局部镶嵌式和四壁拼合式等形式。

，整体嵌入式多用于小型塑件多型腔的成型，使的各个型腔和型芯可以单独加工，通过H7/m6的配合压入到模板中，这种结构加工效率高，拆装方便，容易保证形状和尺寸精度。

局部镶嵌式多用于型腔、型芯有些局部不易加工成型或需要经常更换的模具结构。

四壁拼合式主要用于大型和形状复杂的凹模，通过把型腔四壁和底板分别加工，经研磨后压入模套中组成型腔。

4.4.2成型零部件的工作尺寸计算

影响塑件的尺寸精度的因素很多，概括的说，有塑料原材料的、塑件结构和成型工艺、模具结构、模具制造和装配、模具使用中的磨损的因素。

在一般情况下，原材料收缩率的波动、模具的制造公差和成型零件的磨损是影响塑件的主要原因。

因为收缩率的波动引起塑件尺寸误差随塑件尺寸的增大而增大，因此，生产大型塑件时，收缩率波动是影响塑件精度的主要因素，若单靠提高模具制造精度是困难和不经济的，应稳定成型工艺条件和选择收缩率波动较小的塑料；生产小型塑件时，模具制造公差和成型零件的磨损是影响塑件尺寸精度的主要因素，因此，应提高模具制造精度等级和减少磨损。

1、收缩率的确定

ABS塑料的收缩率为0.4%～0.7%，该塑料的平均收缩率为

=（0.4%+0.7%）/2

=0.55%

2、精度的确定

对于ABS塑料而言，对于标注公差，高精度选用MT2，一般精度选用MT3，对于未注公差选用MT5。

3、型腔和型芯相关尺寸计算

（1）上型腔镶块尺寸的计算：

图4.2上型腔镶块

径向尺寸的计算

式中

——模具型腔径向基本尺寸；

——塑件外表面的径向基本尺寸；

△—塑件外表面的径向基本尺寸的公差；

——模具成型零件制造公差；

——塑件平均收缩率。

L1=[（1+0.0055）*115-0.75*0.58]0.58/30

=115.1975+0.19330

L2=[（1+0.0055）*66-0.75*0.46]0.46/30

=66.018+0.15330

L3=[（1+0.0055）*0.5-0.75*0.12]0.12/30

=0.41275+0.040

高度尺寸的计算：

式中

——模具型腔径向基本尺寸；

——塑件凸起部分高度基本尺寸；

△——塑件外表面的径向基本尺寸的公差；

——模具成型零件制造公差；

——塑件平均收缩率。

H1=[（1+0.0055）*3-0.5*0.12]0.12/30

=3.0105+0.040

H2=[（1+0.0055）*0.5-0.5*0.12]0.12/30

=0.44275+0.040

（2）下型腔镶块的尺寸计算：

图4.3下型腔镶块

径向尺寸的计算：

L1=[（1+0.0055）*49.5-0.75*0.36]0.36/30

=49.50225+0.120

L2=[（1+0.0055）*50.5-0.75*0.40]0.40/30

=50.47775+0.13330

L3=[（1+0.0055）*7-0.75*0.16]0.16/30

=6.9185+0.0530

L4=[（1+0.0055）*2.5-0.75*0.12]0.12/30

=2.42375+0.040

L5=[（1+0.0055）*8-0.75*0.16]0.16/30

=7.924+0.0530

L6=[（1+0.0055）*6-0.75*0.14]0.14/30

=5.928+0.04670

L7=[（1+0.0055）*12-0.75*0.18]0.18/30

=11.931+0.060

高度尺寸的计算：

H1=[（1+0.0055）*8-0.5*0.16]0.16/30

=7.9640.0530

H2=[（1+0.0055）*4-0.5*0.14]0.14/30

=3.9520.070

H3=[（1+0.0055）*5-0.5*0.14]0.14/30

=4.95750.070

（3）凸模镶块的尺寸计算：

图4.4（a）凸模镶块

图4.4（b）凸模镶块

径向尺寸的计算

——模具径向成型尺寸；

——塑料的平均收缩率；

——塑件径向的基本尺寸；

——塑件的公差；

——模具的制造公差，一般取塑件公差的1/3。

l1=[（1+0.0055）*31.5+0.75*0.32]0-0.32/3

L2=[（1+0.0055）*49.5+0.75*0.36]0-0.36/3

L3=[（1+0.0055）*40.5+0.75*0.36]0-0.36/3

L4=[（1+0.0055）*5+0.75*0.14]0-0.14/3

L5=[（1+0.0055）*3+0.75*0.12]0-0.12/3

高度尺寸的计算

式中

——模具型芯径向基本尺寸；

——塑件孔或凹槽深度尺寸；

△——塑件内表面的径向基本尺寸的公差；

——模具成型零件制造公差；

——塑件平均收缩率。

h1=[（1+0.0055）*1+0.5*0.12]0-0.12/3

H2=[（1+0.0055）*10+0.5*0.16]0-0.16/3

=10.1750-0.053

H3=[（1+0.0055）*8+0.5*0.16]0-0.16/3

=8.1640-0.053

（4）上型芯的计算

图4.5上型芯

径向尺寸计算：

l1=[（1+0.0055）*6+0.75*0.14]0-0.14/3

=6.1380-0.047

高度尺寸计算：

h1=[（1+0.0055）*32+0.5*0.32]0-0.32/3

=32.3360-0.1067

（5）下型芯的计算

图4.6下型芯

径向尺寸计算：

l1=[（1+0.0055）*6+0.75*0.14]0-0.14/3

=6.1380-0.047

L2=[（1+0.0055）*3+0.75*0.12]0-0.12/3

高度尺寸计算

h1=[（1+0.0055）*27+0.75*0.28]0-0.28/3

H2=[（1+0.0055）*28+0.75*0.28]0-0.28/3

=28.2940-0.093

4.5浇注系统的设计

浇注系统是指模具中由注塑机到型腔之间的进料通道。

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。

浇注系统的设计是模具设计的一个重要环节，设计合理与否对塑件的性能、尺寸、质量及模具结构、塑件的利用率等有较大的影响。

对浇注系统进行时，一般应遵循以下基本原则：

1．结合型腔布局的考虑，尽可能采用平衡式分流道布置。

2．尽量缩短熔体的流动距离，以便降低压力的损失、缩短充模时间。

因此，浇注系统的长度应尽可能的短，断面尺寸合理，应尽量减少流道的弯折。

3．浇口尺寸、位置和数量的选择十分关键，应有利于熔体流动，避免产生湍流，涡流、喷射和蛇形流动，并有利于排气和补缩。

4．避免高压熔体对模具型芯和嵌件产生冲击，防止变形和位移的产生。

5．浇注系统的凝料方向应方便可靠，凝料应易于和制品分离或者易于切除和修整。

6．熔接痕部位与浇口尺寸，数量及位置有直接的关系，设计浇注系统时也优先考虑到了熔接痕的部位，形态以及对制品质量的影响。

7．尽量减少因开设浇注系统而造成的塑料凝料用量的增加。

8．浇注系统的模具工作表面应达到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中浇口应有IT8以上的精度要求。

9．设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。

10．应尽可能使主流道中心与模板中心重合，若无法重合也应该使两者的偏离距离尽可能缩小。

4.5.1主流道的设计

主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注塑机的