灯座注塑模具设计说明书参照模板.docx

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灯座注塑模具设计说明书参照模板

灯座注塑模具设计

摘要

塑料注塑模是一种用来生产塑料零件的模具。

它被安装在塑料注塑机上，由塑料注塑机将塑料颗粒融化成热熔体，经过合模、高压注塑、高压冷却定型、开模、推出制件等工序，获得所需的塑料制品。

近10年来，由于塑料具有的良好特性，使得塑料制品获得愈来愈广泛的应用，塑料模已成为广泛使用的一类模具。

据统计，80％以上的工程塑料制品都要采用注射成型方式生产。

本设计是对灯座进行的注塑模设计，利用Pro/E软件对塑件进行了实体造型，对塑件结构进行了工艺分析。

明确了设计思路，确定了注射成型工艺过程并对各个具体部分进行了详细的计算和校核。

如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠，保证了与其他部件的配合。

最后用autoCAD绘制了一套模具装配图和零件图。

本课题通过对灯座的注塑模具设计，巩固和深化了所学知识，取得了比较满意的效果，达到了预期的设计意图。

关键词：

塑料模具，注射成型，模具设计

TheLampHolderPlasticInjectionMoldDesign

ABSTRACT

Plasticinjectionmoldisusedtoproduceplasticpartsofamold.Itwasinstalledintheplasticinjectionmoldingmachine,plasticinjectionmoldingmachinebytheplasticparticlesmeltintoahotbody,aftermold,highpressureinjectionmolding,high-pressurecoolingshape,themold,partssuchastheintroductionofprocessestoobtainthenecessaryplastics.

Thepast10years,asaresultofthegoodcharacteristicsofplasticwithwhichtoobtainmoreandmoreplasticproductswidelyused,plastichasbecomeawidelyusedtoolforaclass.Accordingtostatistics,engineeringplasticsmorethan80%ofallproductsproducedusinginjectionmolding.

Thedesignofthelampholderfortheinjectionmoldbasedesign,TheuseofPro/Esoftwarefortheplasticpartsforthesolidmodeling,thestructureoftheplasticpartsoftheprocessanalysis.Aclearideaofthedesigntodeterminetheinjectionmoldingprocessandthespecificpartofadetailedcalculationandchecking.Thestructureofsuchadesignworktoensurethattheuseofareliabletooltoensuretheco-ordinationwithotherparts.Finally,asetofautoCADdrawingdieassemblydrawingandpartsdrawing.

Thelampholderthroughtheissueoftheinjectionmoldbasedesign,consolidateanddeepentheknowledge,andachievedsatisfactoryresults,toachievethedesireddesignintent.

KEYWORDS:

Plasticmold，Injectionmolding，Molddesign

目　录

前　言

一、塑料及塑料工业的发展概况

塑料工业是发展历史短但发展速度惊人的新兴工业之一。

据统计，全世界的塑料年产量1910年为2万t，1930年为10万t，1950年为150万t，1970年为3000万t，1990年为1亿t。

现今，塑料已成为四大工业基础材料（钢铁、木材、水泥和塑料）之一，21世纪将跨入塑料工业迅猛发展的时代。

二、塑料工业在国民经济中的作用

由于塑料具有质量轻、强度高、耐腐蚀、绝缘性好，易着色、制件可加工成任意形状，而且具有生产率高、价格低廉等特点，所以应用日趋广泛，年增长居四大工业材料之首，已经深入到国民经济的各个部门，我国塑料制品工业发展于20世纪50年代后期，主要用于日常用品，如塑料鞋、日用塑料薄膜等。

进入20世纪70年代以来，塑料的应用已涉及到国民经济和人民生活中的各个方面，如仪表、机械制造、汽车、家用电器、化工、建材、医辽卫生、农业、军事、航天和原子能工业中，塑料已经成为金属的良好代用材料，出现了金属零件塑料化的趋势。

例如ABS塑料有1/4用于汽车、1/3用天家用电器和视听设备中。

目前我国地膜、棚膜等覆盖面积已位居世界首位。

包装用塑料制品已达100多万t，各种塑料编织袋达50亿条，为世界之最。

在建材应用上，各种塑料门穿窗、管道、地板革、异型材等应用日趋广泛。

到2010年塑料门窗和塑料排水管的普及率将达到30%-50%。

由于塑料材料具有不能被其它材料所替代的特性，使得塑料工业在促进现代科技发展、加速国防现代化建设、推进农业现代化、改善和提高人们生活方面，发挥着越来越重要的作用。

三、模具工业在国民经济中的重要性

用模具生产的塑料制品（简称塑件）具有高精度，高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗等特点，因此广泛用天仪器、仪表、家用电器、汽车等行业。

模具又是“效益放大器”骼模具生产的最终产品的价值，往往是模具价值的几十倍、上百倍。

模具技术已成为衡量一个国家制造水平

高低的重要标志，决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。

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

模具工业在我国国民经济中的重要性，表现在国民经济的五大支柱产业——机械、电子、汽车、石油化工和建筑，都要求模具工业的发展与之相适应，以满足五大支柱产业发展的需要。

目前，全世界的模具年产值约有600-650亿美元。

发达国家，如美国、日本、法国及瑞士等国家，模具出口约占本国模具年产值的1/3。

而我国模具出口数量极少，1998年模具出口为0.96亿美元，约占我国模具总产值的3.6%，与发达国家的差距比较大。

当前，由于产品品种增多，更新加快，市场竞争激烈，因此对模具的要求是交货期短、精度高及成本低，塑料成型模具正朝着高效率、高精度及高寿命方向发展。

随着现代产品对形状尺寸、精度及零件整体性要求的提高，以及许多新材料、新工艺的广泛应用，对现代模具的结构形式和型腔形状的要求也日益复杂。

许多精密塑料成型模具结构的复杂程度近似于一台精密机床。

不仅型腔表面形状复杂，而且模具中零件的配套性要求极高，加工中必须保证多个模具之间几何形状一致。

例如塑料注射模具设计与制造具有三维几何复杂及运动配合精度要求高等特点，同时涉及模具强度计算、模具寿命计算及熔融塑料在模具中流动预测等复杂的工程运算问题，是一项综合性的复杂技术工作。

只有在成型设备和模具设计及制造方面引入CAD/CAM/CAE先进技术，才能迅速地完成模具各类尺寸的计算以及平衡浇注系统、模拟注射的计算和分析，通过反复地完成查询表格数据，零件目录，绘制模具图纸和明细表等工作，使设计的模具达到尽可能的完美，让模具设计人员从繁重的重复劳动中解脱出来，有较多的时间从事创造性工作，以提高模具的设计质量。

模具标准化是发展模具生产技术的关键，包括模具设计、制造、材料、验收和使用等方面，是开展模具计算机CAD/CAM/CAE的前提。

国外塑料模标准化程度很高，从材料、品种、规格、结构、精度及验收等都实现了标准化，而且还建立了模具标准结构典型组合。

标准化是专业化生产的重要前提，也是提高劳动生产技术水平，提高产品质量，降低产品成本及改善

劳动组织的最重要的条件之一。

模具的标准化程度越高，专业化生产越强，因而模具生产周期越短，生产成本越低，模具质量越高；同时模具设计简化，交货期限缩短，产品更新换代迅速。

我国结合实际情况，已制定出了塑料模国家标准，塑料模专业化生产工厂可提供标准件和标准模架，这些为简化设计，缩短制模周期，提高产品质量，提供了保证。

我国长期以来，对模具重视不够，没有认识到模具的重要性，各部门都用模具，但都不管模具，90年代以前大专院校很少有模具专业。

改革开放后，国家开始重视模具工业的发展，1984年全国模具工业协会成立；1989年3月国家把模具列为机械工业技术改造序列第一位，生产和基本建设序列的第二位；1997年以后，又把模具及模具加工技术和成型设备列入国家重点发展产业，同时对80多家国有专业模具厂实行增值返还70%的优惠政策，扶植模具工业的发展。

所有这些，都充分体现了国务院和国家有关部门对发展模具工业的重视和支持，也体现了模具工业在国民经济中的重要性。

第1章塑件成型工艺规程的编制

1.1制品结构及成型分析

图1-1制品外形及结构尺寸

图1-2实体图

1.1.1塑件的原材料分析

塑件的原材料分析见下表：

表1-1塑件的原材料分析

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），属于热塑性料

线型结构非结晶型材料，透明

小于130°C,耐寒性好，脆化温度为-100°C

有一定的化学稳定性，耐碱，酯，酮等．

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

化学性能很好，冲击抗蠕变性能突出，但耐磨性较差

熔融温度高（但超过330°C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，对于大于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，消除内应力；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°

1.1.2塑件的尺寸精度分析

该塑件尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，可按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：

Ф690-0.86、Ф700-0.86、Ф1270-1.28、Ф1290-1.28、Ф1700-1.6、R50-0.24、Ф1370-1.28、30-0.2、80-0.28、1330-1.28。

内形尺寸：

Ф64+0.740、Ф63+0.740、Ф114+1.140、Ф121+1.280、R2+0.20、60+0.740、32+0.560、30+0.500、8+0.280Ф123+1.280、Ф164+1.60、Ф131+1.280。

孔尺寸：

Ф10+0.320、Ф12+0.320、Ф137+1.280、Ф164+1.60、Ф4.5+0.240、Ф2+0.20、Ф5+0.240。

孔心距尺寸：

34+0.28-0.28、96+0.05-0.05、150+0.57-0.57。

1.1.3塑件的表面质量分析

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。

1.1.4塑件的结构工艺性分析

1.从图纸上分析，塑件的外形为回转体。

壁厚均匀，且符合最小壁要求。

2.塑件型腔较大，有尺寸不等的孔，如Ф12、4-Ф10、4-Ф4.5、4-Ф5，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，塑件不易取出。

需要考虑侧抽装置。

综上所述，该塑件可采用注射成型加工。

1.2成型设备与模塑工艺分析

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数。

根据有关手册查得ρ=1.2kg/dm³

所以，塑件的质量为

W=ρV

=200172.30×1.2×10ֿ³

=240.20g

根据塑件的形状及采用一模一件的模具结构，考虑外形尺寸、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（经注射参数校核，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２－1２，试模时可根据实际情况作适当整。

表1-2聚碳酸酯注射成型工艺参数

工艺参数

规格

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

20~90

中段

230～280

总周期

40~190

前段

240～285

螺杆转速n（r/minֿ¹）

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

80～120

时间τ/h

8~12

4.填写模塑成型工艺卡　

表1-3灯座模塑工艺卡

塑料注射成型工艺卡片

资料编号

车间

共　页

第　页

零件名称

灯座

材料牌号

PC

设备型号

ＸＳ－ＺＹ－５００

装配图号

材料定额

每模件数

１件

零件图号

单件质量

240.20g

工装号

零件草图

材料干燥

设备

温度/℃

１１０～１２０

时间/h

８～１２

料筒温度

后段/℃

２１０～２４０

中段/℃

２３０～２８０

前段/℃

２４０～２８５

喷嘴/℃

２４０～２５０

模具温度/℃

７０（９０）～１２０

时间

注射/s

２０～９０

保压/s

０～５

冷却/s

２０～９０

压力

注射压力/MPa

８０～１３０

背压/MPa

后处理

温度/℃

鼓风烘箱１００～１１０

时间定额

辅助/min

时间/h

８～１２

单件/min

检验

第2章注射模的结构设计

2.1分型面的选择

分型面指的是注射成型后，能取出塑料制件的动、定模部分的结合面。

分型面确定后，塑件在模具中的位置处就确定了。

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。

要选择分型面时，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，在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2-1（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2-1（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。

最总，此模具选择塑件大端底平面作为分型面。

（A）

（B）

图2-1分型面的选择

2.2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。

2.3浇注系统的设计

2.3.1主流道设计

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=Ф4mm

根据模具主流道与喷嘴的关系：

R=R0+（1~2）mm,d=d0+0.5mm

取主流道球面半径：

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拔出，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=Ф12mm。

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的圆弧过渡。

2.3.2分流道的设计

分流道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。

该塑件的体积比较大，但形状不算太复杂，且壁厚均匀，可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。

本例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。

2.3.3浇口设计。

1.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响塑件的外观质量为前提。

同时，也应尽量使模具结构更简单。

根据对该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几种方案，其分析见表2-1。

表2-1浇口形式的选择

类型

图示

特点

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增加模具结构的复杂程度

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

盘形浇口

它具有料流同时前进，旱灾料均匀，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。

此外，模具结构设计也不易实现

点浇口

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，塑料黏度降底，提高流动性，有利天充模。

但是模具需要设计成双分型面，以便脱出浇注系统凝料，增加了模具结构的复杂程度，但能保证塑件成型要求

综合对塑料成型性能，浇口和模具结构的分析比较，确定成型该塑件的模具采用点浇口形式。

2.进料位置的确定。

根据塑件外观质量的要求以及型腔的安放方式，进料位置设计在塑件底部。

2.4型芯、型腔结构的确定

型芯、型腔可采用整体式或组合式结构。

整体式型腔是直接在型腔板上加工，有较高的强度和刚度。

但零件尺寸较大时加工和热处理都较困难。

整体式型芯结构牢固，成型塑件质量好，但尺寸较大，消耗贵重模具钢多，不便加工和热处理。

整体式结构适用于形状简单的中小型塑件。

组合式型腔是由许多拼块镶制而成，机械加工和热处理比较容易，能满足大型塑件的成型需要。

组合式型芯可节省贵重模具钢，便于机加工和热处理，修理更换方便。

同时也有利于型芯冷却和排气的实施。

由于该塑件尺寸较大，最大可达Ф170mm，且形状复杂，有锥面过渡。

若采用整体式型腔，加工和热处理都较困难。

所以，采用拼块组合式，在型腔的底部大面积镶拼结构。

考虑模具温度调节，型芯采用整体结构。

2.5推件方式的选择

根据塑件的形状特点，模具型腔在动模部分。

开模后，塑件留在型腔。

其推出机械可采用推块推出或推杆推出。

其中，推块推出结构可靠，顶出力均匀，不影响塑件的外观质量。

但塑件上有圆弧过渡，推块制造困难；推杆推出结构简单，推出平稳可靠，虽然推出时会在塑件上留下顶出痕迹，但塑件顶部装配后使用时并不影响外观。

从以上分析得出：

该塑件采用推杆推出机械。

2.6侧抽芯机构设计

该塑件上有内结构，它垂直于脱模方向，阻碍成型后塑件从模具中脱出。

因此，成型部分的零件必须做成活动的型芯，即设置抽芯机构。

根据塑件结构有两种选择方案。

其一，采用滑块导滑的斜滑块公型抽芯机构，如图2-2所示。

其二，采用斜杆导滑的分型抽芯机构。

因塑件侧抽芯距较小，且采用滑块导滑的斜滑块公型抽芯机构模具结构较采用斜杆导滑的分型抽芯机构模具结构安装调整简单，故选择导滑的斜滑块分型抽芯机构。

图2-2滑块导滑的斜滑块公型抽芯机构

2.7标准模架的选择

本塑件采用点浇口注射成型，根据其结构形式，选择A4型模架。

灯座注射模具见图2-3。

图2-3灯座模装配图

第3章注射模设计的尺寸计算

3.1成型零件尺寸计算

该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算。

查有关手册得PC的收缩率为Q=0.5％~0.7％，故平均收缩率为S=0（0.5+0.7）％/2=0.6％=0.006,根据塑件尺寸公差取δz=△/4。

成型零件尺寸计算见表3-1。

表3-1型腔、型芯主要工作尺寸计算

已知条件：

平均收缩率Scp=0.006；模具制造公差取Z=△/4

类别

零件图号

模具零件名称

塑件尺寸

计算公式

型腔或型芯工作尺寸

型腔的计算

件31导滑板

小端对应的型腔

Ф690-0.86

Lm=（LS+LSSCP%-3/4Δ）+δz0

Ф68.77+0.220

Ф700-0.86

Ф69.78+0.220

内对应的型芯

Ф114+1.140

lm=（LS+LSSCP%+3/4Δ）0-δz

Ф115.540-0.29

Ф121+1.280

Ф122.680-0.32

件28型腔板

大端对应的型腔

Ф1270-1.28

Lm=（LS+LSSCP%-3/4Δ）+δz0

Ф126.8+0.320

Ф1290-1.28

Ф128.8+0.320

Ф1370-1.28

Ф136.86+0.320

Ф1700-1.6

Ф169.82+0.40

80-0.28

hm=（hs+hsScp%-2/3Δ）0-δz

7.86+0.70

1330-1.28

132.94+0.320

型芯的计算

件7型芯

大型芯

Ф63+0.740

lm=（LS+LSSCP%+3/4Δ）0-δz

Ф63.90-0.18

Ф64+0.740

Ф64.90-0.18

Ф123+1.280

Ф124.690-0.32

Ф131+1.280

Ф132.740-0.32

Ф164+1.60

Ф1660-0.4

件11型芯（Ф2）

件6型芯（Ф5）

件7型芯（Ф12）

件24型芯（Ф10、Ф4.5）

小型芯

Ф2+0.20

lm=（LS+LSSCP%+3/4Δ）0-δz

Ф2.160-0.05

Ф5+0.240

Ф5.210-0.06

Ф12+0.280

Ф12.280-0.07

Ф10+0.280

Ф10.270-0.07

Ф4.5+0.240

Ф4.7+0.240

5+0.240

hm=（hs+hsScp%+2/3Δ）0-δz

5.210-0.06

2.25+0.20

2.390