燈座塑料模具設計

1、 “E27塑料燈座”塑料模具設計中物院工學院“塑料燈座”塑料模具設計 班 級：2012級數控2班 設 計 者：彭 雷 指導教師：李丹老師 2015年 10月20日至 12月 20日 目錄序 言3一、 塑件工藝分析3二、 確定模具方案及結構形式7四、注射機的初步選擇8五、成型零件設計8六、模具零件設計12七、注射機參數校核15八、動模板加工工藝16九、裝配圖18十、零件圖18十一、結束語18 序 言塑料分熱塑性和熱固性塑料，我國的塑料工業(yè)起步較晚，但發(fā)展很迅速。據1991年統(tǒng)計，日本模具工業(yè)已實現了高度的專業(yè)化、標準化和商業(yè)化，新統(tǒng)計的韓國、新加坡等國家的資料也表明了塑料模具已處于同沖壓模具并駕

2、齊驅的地位了。近年來在我國各行各業(yè)對模具工業(yè)的發(fā)展十分重視，工業(yè)化快速推進的同時，在國民經濟中占有重要地位的模具工業(yè)也得到了迅速發(fā)展。統(tǒng)計顯示，1996至2001年，我國模具制造業(yè)的產值年均增長14%到15%。2001年我國模具總產值就已突破300多億元人民幣，排名躍居世界第四位。雖然近幾年來，我國模具工業(yè)的技術水平已取得了很大的進步，但總體上與工業(yè)發(fā)達的國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備還很少，許多先進的技CAD/CAE/CAM技術的普及率還不高，特別是大型、精密、復雜和長壽命模具遠遠不能滿足國民經濟各行業(yè)的發(fā)展需要。因此，模具是國家重點鼓勵與支持發(fā)展的技術和產品，現代模具是多學科知

3、識集聚的高新技術產業(yè)的一部分，是國民經濟的裝備產業(yè)，其技術、資金與勞動相對密集。目前，我國模具工業(yè)的當務之急是加快技術進步，調整產品結構，增加高檔模具的比重，質中求效益，提高模具的國產化程度，減少對進口模具的依賴，而且我們必須提高我國模具工業(yè)的整體水平并迎頭趕上發(fā)達國家的模具水平。注塑模設計是對我們塑料成型工藝與模具設計這門課程學習的綜合考核，更有是對我們學習過的繪圖軟件進行一次大操練，主要是讓我們運用UGNX軟件設計造型和分出模來，再調出工程圖運用CAD軟件進行裝配圖和各零件圖的設計，讓我們充分地運用好理論和實踐的知識完成這次任務。這次畢業(yè)設計讓我們在設計中發(fā)揚刻苦精神，更好地提高我們思考問

4、題和查找資料解決問題的能力。通過這次的設計，總結了我們大學這兩年多的知識，讓我們在以后的學習和工作中所遇到問題和困難都可以更容易的解決，為我們以后的路打好基礎，讓我們能更好地發(fā)揮自己的能力。這次是自己進行設計出來的，由于時間倉促，收集的資料和自己的水平有限，所以設計過程中難免有出現設計過程有欠妥和錯誤的地方，懇請給予批評指正，希望自己以后做得更好。1、 塑件工藝分析 1.1塑件結構及成型分析1.2塑件的工藝性分析本次塑料設計材料為PC。聚碳酸酯，成型收縮率：0.60 到 0.80%（）塑件的原材料分析化學和物理特性：PC是一種線型碳酸聚酯，分子中碳酸基團與另一些基團交替排列，這些基團可以是芳香

5、族，可以是脂肪族，也可兩者皆有。雙酚A型PC是最重要的工業(yè)產品。PC是幾乎無色的玻璃態(tài)的無定形聚合物，有很好的光學性。PC高分子量樹脂有很高的韌性，懸臂梁缺口沖擊強度為600900J/m，未填充牌號的熱變形溫度大約為130C ，玻璃纖維增強后可使這個數值增加10C。PC的彎曲模量可達2400MPa以上，樹脂可加工制成大的剛性制品。低于100C 時，在負載下的蠕變率很低。PC耐水解性差，不能用于重復經受高壓蒸汽的制品。PC主要性能缺陷是耐水解穩(wěn)定性不夠高，對缺口敏感，耐有機化學品性，耐刮痕性較差，長期暴露于紫外線中會發(fā)黃。和其他樹脂一樣，PC容易受某些有機溶劑的浸濁。PC材料具有阻燃性，耐磨?？?/p>

6、氧化性。密度：1.181.22 g/cm3 線膨脹率：3.810-5 cm/C 熱變形溫度：135C 低溫-45C聚碳酸酯無色透明，耐熱，抗沖擊，阻燃BI級，在普通使用溫度內都有良好的機械性能。同性能接近聚甲基丙烯酸甲酯相比，聚碳酸酯的耐沖擊性能好，折射率高，加工性能好，不需要添加劑就具有UL94 V-0級阻燃性能。但是聚甲基丙烯酸甲酯相對聚碳酸酯價格較低，并可通過本體聚合的方法生產大型的器件。聚碳酸酯的耐磨性差。一些用于易磨損用途的聚碳酸酯器件需要對表面進行特殊處理優(yōu)點：1、具高強度及彈性系數、高沖擊強度、使用溫度范圍廣;2、高度透明性及自由染色性;3、成形收縮率低、尺寸安定性良好；4、耐疲

7、勞性佳;5、耐候性佳;6、電氣特性優(yōu);7、無味無臭對人體無害符合衛(wèi)生安全。主要性能：a、機械性能：強度高、耐疲勞性、尺寸穩(wěn)定、蠕變也小（高溫條件下也極少有變化）；b、耐熱老化性：增強后的UL溫度指數達120140（戶外長期老化性也很好）；c、耐溶劑性：無應力開裂；d、對水穩(wěn)定性：高溫下遇水易分解（高溫高濕環(huán)境下使用需謹慎）；e、電氣性能：1、絕緣性能：優(yōu)良（潮濕、高溫也能保持電性能穩(wěn)定,是制造電子、電氣零件的理想材料）；2、介電系數：3.0-3.2；3、耐電弧性：120s；f、成型加工性：普通設備注塑或擠塑。PC塑料的粘接根據不同需要，可以選擇以下粘合劑：1.G-933：單組分常溫固化軟彈性防

8、震粘合劑，耐高低溫，不同粘度粘接速度幾秒至幾個小時固化完畢。2. KD-833瞬間粘接劑，可以數秒鐘或數十秒鐘快速粘合PC塑料，但膠層硬脆，不耐60度以上熱水浸泡。3. QN-505，雙組分膠，膠層柔軟，適合PC塑料大面積粘接或復合。但耐高溫性能較差。4.QN-906：雙組分膠，耐高溫。5.G-988:單組份室溫硫化膠，固化后是彈性體具有優(yōu)秀的防水，防震粘合劑，耐高低溫， 1-2mm厚度的話，10分鐘左右初固，5-6小時基本固化，有一定的強度。完全固化的話需要至少24小時。單組份，不需要混合，擠出后涂抹靜置即可，無需加溫。6.KD-5606：UV紫外線固化膠，粘合透明PS片材及板材，可達無痕跡

9、效果，需要用紫外線燈照射固化。粘后效果美觀。但耐高溫性能較差。聚碳酸酯的性能以及成型參數見表：密度1.181.20模具溫度5080收縮率0.50.8注射壓力80130預熱溫度/C110120工藝參數注射時間2090時間/h810高壓時間05料桶溫度/C后段210240冷卻時間2090中段230280總周期40190前段240285螺桿轉數28噴嘴溫度240250使用注射機類型螺桿式（）塑件的尺寸精度分析 該塑件尺寸精度無特殊要求，所有尺寸均為自由尺寸，可按MT5查取公差。（）塑件表面質量分析 該塑件要求外形美觀，色澤鮮艷，外表面沒有斑點及熔接痕，粗糙度可取Ra0.4 um。而塑件內部沒有較高的

10、表面粗糙度要求。（）塑件的結構工藝性分析從圖紙上分析，塑件的外形為回轉體。壁厚均勻，且符合最小壁要求。 塑件型腔較大，有尺寸不等的孔，它們均符合最小孔徑要求。綜上所述，該塑件可采用注射成型加工。2、 確定模具方案及結構形式 一般，塑料依據性能可以分為熱塑性塑料和熱固性塑料這兩種，這兩種塑料的成型方式是不相同的，對于熱塑性塑料大多數都是注射成型，聚丙烯，為熱塑性塑料，且大多數為注射成型，跟據實際，我們使用了注射成型方法。 由于該“E27燈座”零件的結構圓柱空、凸臺，所以該模具采用單分型面注塑模具。從塑件產量考慮，對試制或小批量塑件宜取單型腔或少型腔，大批量時宜取多型腔。此工件形狀單一，但表面質量

11、要求高。固采用一模一腔，頂桿推出，澆口采用點澆口。 三、確定型腔數量和排列方式該塑件精度不高，尺寸較小，形狀單一，但表面質量要求高?？紤]到模具制造成本和生產效率，所以采用一模一腔模具形式。四、注射機的初步選擇1.注射量的計算。通過計算得，可知單個塑件體積約為20.5cm3，根據經驗，成型塑件所需的注射量為塑件體積的1.6倍，即1.620.5=32.8cm3。聚丙烯的密度為1.2g/mm3，故所需塑料質量為1.232.8=39.36（g）。2.鎖模力的計算。通過計算，可知單個塑件在分型面升的投影面積約為3846.5mm2。根據經驗，總的投影面積為塑件在分型面上投影面積的1.35倍，即1.3538

12、46.5=5192.78mm2。PC成型時型腔的平均壓力為40MPa，故所需的鎖模力為Fm=SP=5192.7840=207.711KN208KN3.注塑機的選擇。根據以上計算，選用XS-ZY-60/40注射機，其主要參數如表所示。理論注射量（cm3）60鎖模力（KN）400螺桿直徑（mm）35拉桿內間距（mm）330300注射壓力（MPa）135移模行程（mm）180注射行程（mm）170最大模厚（mm）300注射方式螺桿式最小模厚（mm）200噴嘴球半徑（mm）10定位圈尺寸（mm）55鎖模方式液壓-機械噴嘴孔直徑（mm）4五、成型零件設計 1、分型面位置的確定 根據塑件結構形式，最大截面

13、為底平面，故分型面應選在底平面處。 2、排氣系統(tǒng)設計 由于制品尺寸較小，排氣量小，利用分型面和推桿、型芯間的配合間隙即可。該套模具設置了4根推桿，因此不需要單獨開設排氣槽。 3、成型零件的結構設計 本模具采用一模一腔，點澆口的成型方案。型芯和型腔采用整體式結構。 4、成型零件鋼材的選用 該塑件是大批量生產，成型零件所選用的鋼材耐磨性和抗疲勞性應該良好，機械加工性能和拋光性能也應良好，因此，決定采用硬度比較高的模具鋼Gr12MoV,淬火后表面硬度業(yè)務58HRC62HRC。 5、成型尺寸計算 .型腔內型尺寸計算。 Dm=D+DS-2-z20+z Dm1=70+700.8%-0.432-0。20.4

14、32=70.30+0.086 Dm2=36+360.8%-0.282-0。20.282=36.10+0.058 Dm3=10+100.8%-0.142-0。20.142=100+0.03 Dm4=20+200.8%-0.222-0。20.222=200+0.072 Dm5=12+120.8%-0.142-0。20.142=120+0.03 Dm6=10+100.8%-0.142-0。20.142=100+0.03 Dm7=7+70.8%-0.142-0。20.142=70+0.03 Dm8=42+420.8%-0.322-0。20.322=42.20+0.03 .型腔深度尺寸計算 HM=H+H

15、S-2-z20+z HM1=48+480.8%-0.322-0.20.3220+z=48.20+0.056 HM2=15+150.8%-0.192-0.20.1920+z=150+0.038 HM3=19+190.8%-0.222-0.20.2220+z=190+0.05 HM4=2+20.8%-0.12-0.20.120+z=20+0.01HM5=28+280.8%-0.252-0.20.252-z0=280+0.05 型芯外形尺寸計算dm=d+dS+2+z2-z0dm1=64+640.8%+0.372+0.20.372-z0=64.7-0.040 dm2=36+360.8%+0.282+0

16、.20.282-z0=36.42-0.010 dm3=34+340.8%+0.282+0.20.282-z0=34.4-0.0160 dm4=32+320.8%+0.282+0.20.282-z0=32.4-0.0360 dm5=21+210.8%+0.222+0.20.222-z0=21.3-0.040 dm6=4+40.8%+0.122+0.20.122-z0=4.1-0.020 dm7=5+50.8%+0.122+0.20.122-z0=5.1-0.010 dm8=40.7+40.70.8%+0.322+0.20.322-z0=41.2-0.050 dm9=5.2+5.20.8%+0.1

17、22+0.20.122-z0=5.3-0.010 dm10=7+70.8%+0.142+0。20.142=70+0.03 型芯高度尺寸計算 hM=h+hS+2+z2-z0hm1=26+260.8%+0.252+0.20.252-z0=26.4-0.0420hm2=19+190.8%+0.222+0.20.222-z0=19.28-0.040hm3=40+400.8%+0.282+0.20.282-z0=40.5-0.0440hm4=15+150.8%+0.192+0.20.192-z0=15.2-0.0020 中心尺寸 LM=L+LS+2+z2z LM=22+220.8%0.20.22=22.

18、20.02 LM=46+460.8%0.20.32=46.40.03 LM=11+110.8%0.20.16=110.03 6、成型零部件壁厚計算 型腔壁厚查表2-7選擇S=35mm 型腔底壁厚根據式 h=0.75Pr2=0.754035220014mm7、小型芯設計 燈座零件上有4個直徑為3的小孔和兩個階梯孔。3孔尺寸太小，不做單獨設計，直接設計在定模上；階梯孔的型芯考慮到加工型腔時的難度，單獨設計，采用反嵌法固定在定模上。六、模具零件設計 1、主流道設計。 根據所選注射機，主流道小端尺寸： d=4+0.5=4.5mm主流道球面半徑： SR=10+1=11mm2、澆口設計 塑件結構為圓柱狀，

19、表面質量要求無澆注痕跡表面光滑，選擇直澆口。3、澆口套設計 XSZY60/40注射機的注射部分噴嘴球頭半徑為10mm，噴嘴直徑為4mm。澆口套凹球面半徑取25mm，深度取3mm。澆口套進料口直徑取5mm，出料口直徑取7mm。澆口套外徑取25mm。澆口套的材料選45鋼，淬火處理HRC40454、推出機構設計由于塑件形狀簡單為圓柱形外殼，所以采用普通推出機構中的推桿推出方式。制件用四根頂桿頂出，其結構簡單，推出可靠 。采用機動脫模。其推出力為：F=9921310710-6（0.2cos1-sin1）54.4KN 推桿的設計：選擇直身推桿d=2.5，具體尺寸查GB/T 4169.1-2006。 推桿

20、的裝配 因為該模具沒用設計單獨的排氣系統(tǒng)，推桿與推桿孔配合兼有排氣作用，所以選擇H7/f7間隙配合。配合如圖： .復位裝置推桿或者推管將塑件推出后，必須返回其原始位置，才能合模進行下一次注射成型。本模具沒有側向分型，不需要在模具閉合前復位，所以采用復位桿復位。其工作原理為當開模時，推桿、復位桿都向右推出，復位桿突出模具表面；當注塑模閉合時，復位桿與定模分型面接觸，注塑機繼續(xù)閉合時，則使復位桿隨同推出機構一同返回原始位置。材料選擇T10A。硬度5660HRC.其尺寸根據GB/T 4169.13-2006選擇.尺寸為：D=12mm, D1=17mm，h=4mm,L=119mm。 .導向裝置對于模具

21、來說，推桿數量較多或由于塑件推出部位面積的限制，推桿必須做成細長形以及推出機構受力不均衡時，脫模力的總重心與機床推桿不重合，推出后，推板可能發(fā)生偏斜，造成推桿彎曲或折斷，此時應考慮設置導向裝置，以保證推出板移動時不發(fā)生偏斜。本模具的推桿為細長形，為防止推板偏斜損壞推桿，所以使用推板導柱你 加推板導套實現導向，已保證推板不發(fā)生偏斜，和合模精度。 A推板導柱設計 材料為T10A，硬度5256GRC， D=25mm，L=70mm。其余查GB/T 4169.142006得尺寸。B. 推板導套設計 材料為T10A，硬度5660HRC，D=25mm，其余查GB/T 4169.122006得尺寸。5、導柱合

22、模導向機構設計 、導柱設計 選擇帶頭導柱，材料T10A,硬度5660HRC，查GB/T 4169.4-2006得尺寸為：D=20mm,D1=25mm,h=6mm,L1=20mm，L=125mm. 、導套設計 本模具采用導套，材料T10A，硬度5256HRC,查表GB/T 4169.3-2006得尺寸為：D=20mm，L=60mm，其余查表。6、冷卻系統(tǒng)設計 本塑件壁厚最厚處為3mm，制品總體尺寸較小，為70mm48mm，所以不單獨設計冷卻系統(tǒng)。 7、冷料穴和拉料桿設計 本模具采用直澆道，直澆口，流程較短，故只能在主流道末端設置冷料穴。冷料穴設置在動模板上，直徑稍大于主流道大端直徑，d=8mm.

23、?。洪L度取為10mm。 拉料桿采用鉤形拉料桿，拉料桿固定在推桿固定板上，開模時隨著動、定模分開，將主澆道凝料從主流道襯套中拉出。在制品被推出的同時，冷凝料也被推出。 8、模架選擇 選擇簡化點澆口無推料板JAT型模架，其尺寸系列代號為1818。其尺寸如下： .定模板座尺寸：23018030。 .定模板尺寸：18018070 .動模板尺寸：18018080。 .支撐板尺寸：18018030。 .動模板座尺寸：23018020。 .墊塊尺寸：1803370。 .推板尺寸：18011020。 .推桿固定板尺寸：18011015。七、注射機參數校核（一）、最大注射量校核。 XS-ZY-125注射機允許的

24、最大注射量約為60cm3，利用系數0.8.則 0.860=48cm3 成型塑件所需的注射量為32.8cm3 32.8cm348cm3 最大注射量符合要求。（二）、注射壓力校核。 注射成型時根據經驗壓力取為100MPa，安全系數取1.3. 1.3100MPa=130MPa 130MPa135MPa 所以注射壓力校核合格。（三）鎖模力校核。 安全系數取1.2注射成型時要求的鎖模力為208KN，則 1.2208=250KN 注射機額定鎖模力為400 KN鎖模力校核合格（四）、模具尺寸校核。 模具平面尺寸250180300190，合格。 模具高度200295.5300，合格 模具開模所需行程40+48

25、+5=93180，合格。 綜合分析選擇XS-ZY-60/40八、動模板加工工藝 毛坯為18018080方形45鋼。1、零件圖圖樣工藝分析 該零件圖為模具動模板，有不同尺寸的通孔，和不通孔螺紋，以及內六角沉孔和方形沉孔，型芯外形為圓柱和圓弧組成，所以加工時，為簡化加工，型芯外形和內孔34.4將采用臥式數控車床加工。其余部分將采用立式數控銑床加工。螺紋孔將采用鉆床加工，手動攻絲。 零件材料為45鋼，切削加工性較好。 2、確定裝夾方案 在車削加工時，采用四爪單動卡盤裝夾，銑削加工時，采用機用平口臺虎鉗裝夾。 3、確定進給路線 略。 4、選擇刀具 根據零件的結構特點，車削外形時選擇外圓車刀，刀尖圓弧為

26、R0.4,加工8通孔時先用直徑8的麻花鉆鉆孔，在用直接鉸刀加工至合格尺寸。然后用20麻花鉆擴孔，在用鏜孔刀加工34.4 內孔直合格尺寸。銑削加工時，選擇4立銑刀銑削U形缺口，然后換0.5立銑刀，銑削回形槽和內六角槽。最后鉆孔時根據相應孔徑選擇合適麻花鉆，然后鉸刀精加工。產品名稱或代號零件名稱動模板零件圖號序號刀具號刀具規(guī)格名稱/mm數量加工表面?zhèn)渥?T0190硬質合金外圓車刀1外圓表面2T023中心鉆1鉆中心孔3T038麻花鉆1鉆通孔4T048機用鉸刀1絞削8通孔5T0520麻花鉆1擴孔6T06內孔鏜刀1鏜34.4內孔7T074立銑刀1銑削U形缺口8TO80.5立銑刀1銑削回形槽內六角9T09

27、12麻花鉆1鉆孔10T1012機用鉸刀1鉸孔11T1120機用鉸刀1鉸孔12T1210麻花鉆1鉆孔13T1312手動絲錐1攻絲14T142.5麻花鉆1鉆孔15T152.5鉸刀1鉸孔16T163.5麻花鉆1鉆孔編制審核批準共 頁第 頁5、切削用量 切削用量是依據零件材料特點，刀具性能及加工精度要求確定。本零件切削速度取40到60m/min，粗加工取低點，精加工取高點。進給速度取100mm/min。6、加工工藝卡片單位名稱產品名稱零件名稱零件圖號工序號程序編號夾具名稱使用設備車間工步號工步內容刀具號刀具規(guī)格/mm主軸轉速/rmin進給速度/mmmin背吃刀量/mm備注1粗車外圓TO11500100

28、2鉆8孔中心孔T0234003鉆8通孔T0388004鉸孔T0485005擴孔T05205006鏜孔T0615001007精加工33.4孔T062000808粗銑加工U形缺口TO7415001009精銑加工U形缺口TO7420006010銑削回形槽六角槽T080.515008011鉆12和20的中心孔T02340012鉆12孔T091280013絞削12孔T101250014鉆20孔T052080015絞削20孔T112050016鉆孔10、2.5的中心孔TO2340017鉆孔10T121060018攻螺紋T131219鉆孔2.5T142.580020鉸孔2.5T152.560021擴孔3.5T163.5800編制審核批準年月日共 頁第 頁7、量具選擇。 粗加工時使用游標卡尺測量，精加工時選擇千分尺測量，根據相應的外形選擇合適的規(guī)格和類型。九、裝配圖附圖十、零件圖附圖十一、結束語大學三年的學習即將結束，畢業(yè)設計是其中最后一個實踐環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產技術得到愈來愈廣泛的應用。在完成大學三年的課程學習和課程、生產實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學習