灯座毕业设计说明书.docx
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灯座毕业设计说明书
毕业设计说明书
题目
LED台灯盖下壳注射模设计
学生姓名
吴文良
专业名称
模具设计与制造
指导教师
王晖
二00九年六月一日
河源职业技术学院毕业设计（论文）
LED台灯盖下壳注射模设计
姓名：
吴文良
学号：
063013237
指导教师：
王晖
专业名称：
模具设计与制造
论文提交日期：
2009-06-01
论文答辩日期：
2009-06-06
论文评阅人:
王晖
刘军辉
吴永锦
摘要
本设计主要讲述对LED台灯盖下壳进行模具设计。
模具设计前，必须对产品进行分析，了解产品的结构、用途、性能、表面质量和美观效果等因素，选择合适的材料，从而根据产品规格尺寸进行模具设计，校核注塑模与注射机的关系，设计一套合理的模具。
这次主要是进行注塑模设计，内容是塑料夹子的模具设计，整个设计过程中要考虑到产品须贴近市场需要，设计实用，廉价，外形美观，质量合理等等要求。
设计思路是先分析产品工艺和模具结构，再进行模具模架和各零部件等的选择，然后计算和校核有关的数据。
在设计的同时也进行绘制应该的模具结构图和编写说明书。
本次设计，综合了大学三年所学的专业知识，更明确地了解整套模具在设计过程中的机理，进一步巩固模具有关知识，清楚地认识到作为一名模具设计人员必须要具备的素质和责任。
关键词：
注塑模设计；分析产品工艺；模具结构；计算和校核。
Abstract
My project is mainly about the plastic pattern design for the support. In order to design a nest appropriate pattern, first, we must analysis the product seriously, from which we can know the structure, use, cap ability, external quality and effect. Then choose appropriate material and check and ratify the relation between the in the injection pattern and the injection machine, according to the product specification and size.
Thisisamajorinjectionmolddesign,isaplasticclipdiedesign,theentiredesignprocesstotakeintoaccountproductstobeclosertomarketneedsanddesignpractical,affordable,beautifulshape,qualityandsoonreasonablerequest.Designofthefirstanalysisoftechnologyproductsandthendie-andthechoiceofpartsandiestructure,andthencalculateandcheckthedata.Inthedesignofthedrawshouldalsocarryoutthemoldandstructuralplanspreparedstatement.
This project synthesizes my total profession knowledge in my college. After the project, I know the mechanism in the pattern design process more deffinitely and consolidate my knowledge on the pattern design. Above all, I know the duty and what have the makings of as a pattern designer more clearly.
Keywords：
Injectionmolddesign;analysisofproducttechnology;diestructure;calculationandverification.
第一章绪论
塑料分热塑性和热固性塑料，我国的塑料工业起步较晚，但发展很迅速。
据1991年统计，日本模具工业已实现了高度的专业化、标准化和商业化，新统计的韩国、新加坡等国家的资料也表明了塑料模具已处于同冲压模具并驾齐驱的地位了。
近年来在我国各行各业对模具工业的发展十分重视，工业化快速推进的同时，在国民经济中占有重要地位的模具工业也得到了迅速发展。
统计显示，1996至2001年，我国模具制造业的产值年均增长14%到15%。
2001年我国模具总产值就已突破300多亿元人民币，排名跃居世界第四位。
虽然近几年来，我国模具工业的技术水平已取得了很大的进步，但总体上与工业发达的国家相比仍有较大的差距。
例如，精密加工设备还很少，许多先进的技术如CAD/CAE/CAM技术的普及率还不高，特别是大型、精密、复杂和长寿命模具远远不能满足国民经济各行业的发展需要。
因此，模具是国家重点鼓励与支持发展的技术和产品，现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是国民经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。
目前，我国模具工业的当务之急是加快技术进步，调整产品结构，增加高档模具的比重，质中求效益，提高模具的国产化程度，减少对进口模具的依赖，而且我们必须提高我国模具工业的整体水平并迎头赶上发达国家的模具水平
注塑模设计是对我们《塑料成型工艺与模具设计》这门课程学习的综合考核，更有是对我们学习过的绘图软件进行一次大操练，主要是让我们运用UGNX软件设计造型和分出模来，再调出工程图运用CAD软件进行装配图和各零件图的设计，让我们充分地运用好理论和实践的知识完成这次任务。
这次毕业设计让我们在设计中发扬刻苦精神，更好地提高我们思考问题和查找资料解决问题的能力。
通过这次的设计，总结了我们大学这两年多的知识，让我们在以后的学习和工作中所遇到问题和困难都可以更容易的解决，为我们以后的路打好基础，让我们能更好地发挥自己的能力。
这次是自己进行设计出来的，由于时间仓促，收集的资料和自己的水平有限，所以设计过程中难免有出现设计过程有欠妥和错误的地方，恳请给予批评指正，希望自己以后做得更好。
第二章塑件的工艺性分析
2.1塑件性能分析
图2-1
本次塑料设计材料为PC+ABS。
化学和物理特性:
PC+ABS具有PC和ABS两者的综合特性。
例如ABS的易加工特性和PC的优良机械特性和热稳定性。
二者的比率将影响PC/ABS材料的热稳定性。
PC/ABS这种混合材料还显示了优异的流动特性。
注塑模工艺条件:
干燥处理：
加工前的干燥处理是必须的。
湿度应小于0.04%，建议干燥条件为90~110℃，2~4小时。
熔化温度：
230~300℃。
模具温度：
50~100℃。
注射压力：
取决于塑件。
注射速度：
尽可能地高。
典型应用范围:
计算机和商业机器的壳体、电器设备、草坪和园艺机器、汽车零件（仪表板、内部装修以及车轮盖）
2.2塑件的结构工艺性
2.2.1尺寸及其精度
根据材料为PC+ABS，无精度要求，查表6-7（第202页）[1]取低精度5级，尺寸如工件图示。
因为方便脱模，设计拔模角为1.5°，为了加工和成型的需要，考虑设计一模两腔的大水口模具。
2.2.2表面粗糙度
塑件的外观要求越高，表面粗糙越低，一般模具表面粗糙要比塑件低1~~2级，塑件制件的表面粗糙一般为Ra0.8~~0.2微米之间，取中间值为Ra1.6。
2.2.3壁厚
塑料制件的壁厚的最小尺寸应满足以下几方面要求：
具有足够的强度和刚度；脱模时能经受推出机构的推力而不变形，能承受装配时的紧固力；塑件的厚度过大，不但会浪费材料，而且对热塑性塑料的成型来说增加了冷却时间，降低了生产率，另外也影响产品质量，如产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。
2.2.4圆角
理想的内圆角半径应为壁厚1/3以上。
内壁圆角半径应是壁厚的一半，而外壁圆角半径可为壁厚的1.5倍，一般圆角半径不应小于0.5mm。
在成型必须处于分型面、型芯与型腔配合处等位置时，则不便制成圆角，而采用尖角。
2.2.5孔的设计
塑件上设计孔时应考虑便于模具的加工制造，应该设置在不易削弱塑件强度的地方。
2.3本章小结
塑件的工艺分析非常重要，是设计过程中不可少的部分。
对塑件进行工艺分析不但可以发挥合理设计思路，而且有利于对要进行的模具有所了解，能很好地避免在设计过程中遇到的小错误。
第三章注塑机的选择
模具型腔能否充满与注塑机允许的最大注射量密切相关，设计模具应保证注射模内所需熔体总量在注射机实际最大注射量范围内。
3.1确定型腔数目
根据塑件的形状及尺寸等要求，采用一模两腔的大水口模。
由查表6-1[2]得PC+ABS密度为1.05～1.2/cm3，由制件图用UG可以计算出塑件的近拟体积为：
V≈74.78cm^3
单件塑件重量为：
Ms=74.78X1.1g=82.3g
总的质量就是2X82.3g=164.6g
根据生产经验，注射机的最大注射量是其允许最大注射量的80%，以及根据模具的开合模行程的大小，并采用一模两腔制等各种因素，由此，查表6-24（第212页）[1]，注射机型号初选应选为G54-S200/400。
3.2本章小结
模具型腔能否充满与注塑机允许的最大注射量密切相关，要保证注塑机的选择合理必须明白初选的重要性。
初选注塑机可以大概分析选择出来，最后还要进行校核得出最终的结果。
第四章模具结构的确定
4.1分型面
结合塑件，此次设计采用单分型腔模,又叫两板式注塑模。
它是注射模具中最简单最基本的一种形式，根据需要可以设计成单分型腔的注射模，也可以设计成多型腔注射模，对成型报告件的适应性很强，因而应用十广泛。
4.2凸凹模结构形式
采用镶件式凸凹模，这种形式的特点是加工容易、拆装方便，而且使用中不发生变形，保证各个型腔形状、尺寸一致。
有利于排气，型腔精度较高。
有些部位采用局部镶件，为了方便加工，或对特别容易磨损、需要经常更换和难加工到的部位做成镶件再嵌入模仁。
4.3推出机构
塑件采用推杆推出，有利于推出塑件，不产生破坏，由于设置推杆位置的自由度大，适用于比较不规则的塑件，采用A型圆形截面，此形式推杆有足够的刚性，排布在塑件的中间位置，使之推出时平衡。
4.4模具加热冷却装置
4.4.1模具冷却系统的设计原则：
4.4.1.1冷却水孔的布置
理想情况下，管壁间距离不得超过水孔直径的5倍，水管壁离型腔表面不得太近也不能太远，一般不超过管径的3倍。
4.4.1.2降低入水与出水温度差
如果出入水温度相差过大，会使模具温度分布不均匀。
4.4.2设计取数
对于PC+ABS流动性优异，此材料热容量大，注射成型模具必须设计能充分进行冷却的冷却回路；PC+ABS的成型温度为80℃左右，不可低于50℃，否则会造成成型塑件表面光泽差或产生熔接痕等缺陷，温度过高会产生翘曲现象。
而且制件平均壁厚为2mm，制件尺寸又较小，所以可以确定水孔直径为8mm。
4.5排气结构
确定模具结构的排气很重要，它能很好地避免料的充不足，能更好地引导塑料溶体充满型腔的各个角落，防止出现因气体而引起的凹陷、气泡、烧焦等等缺陷。
4.6本章小结
确定模具结构的分析，能很好地对模具进行模架的选用，可以明确地对塑件进行分模设计。
而且对模具设计过程中有很大的帮助，能很好地分析出一套合格的模具形体出来，带给设计过程无法代替的思路。
第五章浇注系统的设计
浇注系统采用普通流道的浇注系统，材料采用碳素体工具钢T8A。
5.1主流道衬套
5.1.1主流道尺寸
由注射机型号，查表6-24（第212页）[1]得行注射机的喷嘴直径为4mm，喷嘴球面半径为16mm。
其他计算如下：
符号
名称
尺寸
d
主流道小端直径
注射机喷嘴直径+（0.5-1）=4.5mm
SR
主流道球面半径
喷嘴球面半径+（1~2）=17mm
h
球面配合高度
3~5mm取5mm
∝
主流道锥角
2°~6°取2°
L
主流道长度
取132mm
D
主流道大端直径
d+2Ltg∝/2≈8mm
5.1.2主流道衬套形式：
如图5-1
5-1
5.2浇口的设计
根据塑件材料及塑料形状，查124页表5-5[2]，浇口采用潜伏浇口，潜伏浇口设置于制品内部处,制品表面不允许有浇口痕迹才可采用,
如图5-2：
5.3分流道的设计
分流道应满足良好的压力传递保侍理想的填充状态，使塑料熔体尽快地流径分流道充满型腔，并且流动过程中压力损失及热量损失尽可能小，能将塑料熔体均衡球队分配到各个型腔。
采用圆形截面分流道：
加工较容易，且热量损失与压力损失均不大，为常用形式。
由理伦分析可知，圆形截面的流道总是比任何其他形状截面的流道更可取，圆型截面分流道的直径可根据塑料的流动等因素确定，该塑料件采用PC+ABS塑料，流动性为优异，所以选圆型截面。
再查表5-3主分流道的直径取6mm，次分流道的直径为4mm。
5.4浇口位置的选择
1）尽量缩短流动距离
2）浇口应开设在塑件壁厚处
3）应有利于型腔中气体的排除
4）必须尽量减少或避免熔接痕
5）考虑分子定向影响
6）避免产生喷射和蠕动
7）不在承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口
8）浇口位置的选择应注意塑件外观质量
5.5浇注系统的平衡
为了达到同时同时充满型腔的目的，所以设计各浇口的截面尺寸相同及流道长度相同。
（如图5-3所示），
图5-3
5.6其他结构
5.6.1撑头
原则上要求加设计撑头结构，保证模具有足够的强度。
小型号模撑头比C板高0.1mm,大型号模撑头比C板高0.2mm,撑头一般规格为ø25﹑ø30﹑ø35﹑ø45﹑ø50﹐撑头单边避空1.0mm。
5.7本章小结
浇注系统的设定很重要，它关系到整套模具的成型的好坏，所以在安排设计浇注系统时候必须处理好塑件在此浇注过程中能否充满型腔。
浇注的入胶形式、位置、大小等等都要经过合理的计算得出，其他结构也会对塑件的出模有一定的影响。
第六章成型零部件的设计
6.1型腔、型芯工作部位尺寸的确定
6.1.1（凹模）型腔工作尺寸的计算
图6-1
采用平均值计算上述尺寸：
图6-1
查表6-4（第197页）[1]得ABS塑料的收缩率是0.3%~0.8%。
Ｓmin=0.3%Ｓmax=0.8%
平均收缩率Ｓ`=（Ｓmax+Ｓmax）/2=0.55%
由5级精度及基本尺寸，查66页表3-8[2]得△=1.30mm
δz=（1/3～1/4）△=1/3X1.30=0.43mm（δz为制造公差）
（ＬM1）+0δz=[（1+s）Ls—（0.5～0.75）△]+0δz
=[（1+0.55%）X266.33—0.5X1.30]+00.43
≈267.14+00.43（mm）
由5级精度及基本尺寸，查66页表3-8[2]得△=1.10mm
δz=（1/3～1/4）△=1/3X1.10=0.36mm（δz为制造公差）
（ＬM2）+0δz=[（1+s）Ls—（0.5～0.75）△]+0δz
=[（1+0.55%）X203.51—0.5X1.10]+00.36
≈204.08+00.36（mm）
由5级精度及基本尺寸,查66页表3-8[2]得△=0.36
δz=（1/3～1/4）△=1/3X0.36=0.12
（HM1）+0δZ=[（1+S）Hs-xΔ]+0Δz
=[（1+0.55%）×35.72-0.5X0.36]+0012
≈35.73+00.12（mm）
由5级精度及基本尺寸,查66页表3-8[2]得△=0.22
δz=（1/3～1/4）△=1/3X0.22=0.07
（HM2）+0δZ=[（1+S）Hs-xΔ]+0Δz
=[（1+0.55%）×10.05-0.5X0.22]+00.07
≈10.00+00.07（mm）
由5级精度及基本尺寸,查66页表3-8[2]得△=0.40
δz=（1/3～1/4）△=1/3X0.40=0.13
（hM1）-0δz=[（1+S）Hs+xΔ]-0δz
=[（1+0.55%）×40.30+0.5X0.40]-00.13
≈40.32-00.13（mm）
6.1.2（凸模）型芯工作尺寸的计算
图6-2
采用平均值计算上述尺寸：
图6-2
由5级精度及基本尺寸,查66页表3-8[2]得△=1.30
δz=（1/3～1/4）△=1/3X1.30=0.43
（ιM1）-0δz=[（1+s）ιs+（0.5～0.75）△]-0δz
=[（1+0.55%）×264.32+0.5×1.30]–00.43
≈265.12-00.43（mm）
由5级精度及基本尺寸,查66页表3-8[2]得△=0.36
δz=（1/3～1/4）△=1/3X0.36=0.12
（ιM2）-0δz=[（1+s）ιs+（0.5～0.75）△]-0δz
=[（1+0.55%）×32.82+0.5×0.36]–00.12
≈32.82-00.12（mm）
由5级精度及基本尺寸,查66页表3-8[2]得△=0.20
δz=（1/3～1/4）△=1/3X0.20=0.07
（hM1）-0δz=[（1+s）hs+X△]-0δz
=[（1+0.55%）×8.04+0.5×0.20]–00.07
≈7.980-0.07（mm）
由5级精度及基本尺寸,查66页表3-8[2]得△=0.24
δz=（1/3～1/4）△=1/3X0.24=0.08
（hM2）-0δz=[（1+0.55%）X15+0.5X0.24]-00.08
≈14.96-00.08
由5级精度及基本尺寸,查66页表3-8[2]得△=0.36
δz=（1/3～1/4）△=1/3X0.36=0.12
（HM3）+0δz=[（1+0.55%）X28.28-0.5X0.36]+00.12
≈28.26+00.12
6.2型腔壁厚和底板厚度
该模具为整体式矩形型腔，根据型腔内短边b=180查160页5-17[2]由经验值得壁厚S=35。
C`-由型腔边长l/b决定的系数，得200/180=1.1，查159页表5-15[2]得C`=0.0164。
p-型腔内熔体的压力为50mpa，E-钢的弹性模量，取2.06x100000mpa，[δ]-不发生弹料的间隙值≤0.05取0.05。
则有底板厚度的计算为：
根据所选模架的支承板厚度为50mm＞43.7mm。
故支承板强度符合要求。
6.3本章小结
对模具零部件的设计可以得到更加准确的设计数据，对整套模具的设计有着非常大的作用。
它将得出最后设计的结果，也能分析出模具设计的合理性。
第七章模架的选用及模具结构草图
7.1标准模架的选用
根据模具的脱模方式，选用大水口模架；根据型腔尺寸、位置尺寸和凹模壁厚,分流道尺寸，主流道大端直径，以及由表7-1（第214页）[1]和表7-5（第222页）[1]查得资料分析可确定模架的结构形式和规格。
从标准模架表中选取标准模架CI型5050：
A板=120mm，B板=90mm，C板=120mm，模具高度=120+90+120+35+35+1=401mm。
7.2模具结构草图
图8-1
7.3本章小结
对模架的选用得出最终的模具草图，再接着设计好其它结构部件。
第八章导向机构和脱模结构的设计
9.1导向机构的组成
模具导向时采用导柱导套形式，导柱采用带头导柱，结构简单，加工方便。
导套也采用带头导套，用于精度较高的场合。
按国家标准形式选取导柱与导套的配合采用H7/f7，导套和导配孔的配合采用H7/r6。
9.1.1导柱结构：
如图10-1
s=10mmd=40mmL=211mm
D=45mmL1=80mm
由于导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出8-12mm,取L=211mm
查表7-16（第240页）[1]取得以下值：
9.1.2导套结构：
如图10-2
查表7-15（第239页）[1]取得以下值：
D=61mmd1=55mmD2=50mm
L=120mmL1=100mmS=10mm
9.1.3导向机构布局：
如图10-3
图10-3
9.2推出机构组成
推出机构只要由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位部件等组成。
由于设置推杆位置的自由度大，因而推杆推出机构是最常用的推出机构。
推杆的截面形状设计为圆形，较容易达到推杆和模板或型芯上推杆孔的配合精度，另外圆形推杆还具有减少运动阻力，防止卡死现象等优点，损坏后还便于更换，推杆直径d模板上的推杆孔采用H8/f7-H8/f8的间隙配合。
9.2.1推杆（顶针）：
如图10-4
D=10mmL=191.2mms=6mmd=6mm
9.2.2复位杆：
如图10-5
D=35mmL=176mms=8mmd=30mm
9.2.3拉料杆：
如图10-6
开模时为将主流道和分流道冷料穴中的凝料勾住，使塑件保留在动模一侧，便于脱模。
采用拉料杆拉料形式，如下图所示为Z形拉料杆形式：
图10-6
D=13mmd=8mml=8mmL=166.5mm
9.2.4脱模力的计算
应满足：
查公式5-58（第169页）[2]得Ft=AP（μcosα—sinα）
其中A—塑件包容型芯的面积
P—塑件对型芯的单位面积上的包紧力
μ—塑件对钢的摩擦系数
α—型芯的脱模斜度
对P．μ．α的取值为P=0.8~1.2×107，取P=107；μ=0.1~0.3，取0.3；
α=25´~40´，取30´，再由UG软件测量则有
A=13136.3624mm2
≈13136mm2
∴Ft=13136×10-6×107（0.3cos30´-sin30´）≈2575N
Ft总=2575×2N=5149N
9.3本章小结
对导向结构的设计，能确定出各导向结构在模具结构中的具体分布，可以更加顺利进行后面的设计过程。
脱模结构的设计关系到整套模具在开模时候能到产品的好坏，所以在设计过程中必须认真计算校核得出准确的数据。
第九章注塑机基本参数的校核
10.1型腔数量的校核
按注塑机最大注塑量校核型腔数量，浇注系统所需塑件的体积为m2。
使用UG可以算出浇注系统所需塑件的体积为m2=7.06g
注塑机最大注塑量，注射机最大注量的利用系数K取0.8,由公式4-2[2]得
n=2≤（KmN-m2）/m1=（0.8X400-171）/74=2.01
则设计为一模两腔满足要求。
10.2注射量的校核
注射模内所需熔体总量必需在注塑机实际的最大注射量的范围即，由公式4-4（第97页）[2]得nm1+m2≤80%m
nm1+m2=2X82.3+7.06cm3≤171.66X0.8=137cm3
则注塑机的注射量满足要求。
10.3塑
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