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1、中物院工学院“塑料灯座”塑料模具设计 班 级：2012 级数控 2 班 设 计 者：彭 雷 指导教师：李丹老师 2015 年 10 月 20 日至 12 月 20 日 目录 序 言.错误!未定义书签。一、塑件工艺分析.错误!未定义书签。二、确定模具方案及结构形式.错误!未定义书签。四、注射机的初步选择.错误!未定义书签。五、成型零件设计.错误!未定义书签。六、模具零件设计.错误!未定义书签。七、注射机参数校核.错误!未定义书签。八、动模板加工工艺.错误!未定义书签。九、装配图.错误!未定义书签。十、零件图.错误!未定义书签。十一、结束语.错误!未定义书签。序 言 塑料分热塑性和热固性塑料，我国
2、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
3、多先进的技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U
4、GNX 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。一、塑件工艺分析 塑件结构及成型分析 塑件的工艺性分析
5、 本次塑料设计材料为 PC。聚碳酸酯，成型收缩率：到%（）塑件的原材料分析 化学和物理特性：PC 是一种线型碳酸聚酯，分子中碳酸基团与另一些基团交替排列，这些基团可以是芳香族，可以是脂肪族，也可两者皆有。双酚 A 型 PC 是最重要的工业产品。PC 是几乎无色的玻璃态的无定形聚合物，有很好的光学性。PC 高分子量树脂有很高的韧性，悬臂梁缺口冲击强度为 600900J/m，未填充牌号的热变形温度大约为 130C，玻璃纤维增强后可使这个数值增加 10C。PC 的弯曲模量可达2400MPa 以上，树脂可加工制成大的刚性制品。低于 100C 时，在负载下的蠕变率很低。PC 耐水解性差，不能用于重复经受
6、高压蒸汽的制品。PC 主要性能缺陷是耐水解稳定性不够高，对缺口敏感，耐有机化学品性，耐刮痕性较差，长期暴露于紫外线中会发黄。和其他树脂一样，PC 容易受某些有机溶剂的浸浊。PC 材料具有阻燃性，耐磨。抗氧化性。密度：g/cm3 线膨胀率：10-5 cm/C 热变形温度：135C 低温-45C 聚碳酸酯无色透明，耐热，抗冲击，阻燃 BI 级，在普通使用温度内都有良好的机械性能。同性能接近聚甲基丙烯酸甲酯相比，聚碳酸酯的耐冲击性能好，折射率高，加工性能好，不需要添加剂就具有UL94 V-0 级阻燃性能。但是聚甲基丙烯酸甲酯相对聚碳酸酯价格较低，并可通过本体聚合的方法生产大型的器件。聚碳酸酯的耐磨性
7、差。一些用于易磨损用途的聚碳酸酯器件需要对表面进行特殊处理 优点：1、具高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广;2、高度透明性及自由染色性;3、成形收缩率低、尺寸安定性良好；4、耐疲劳性佳;5、耐候性佳;6、电气特性优;7、无味无臭对人体无害符合卫生安全。主要性能：a、机械性能：强度高、耐疲劳性、尺寸稳定、蠕变也小（高温条件下也极少有变化）；b、耐热老化性：增强后的 UL 温度指数达 120140（户外长期老化性也很好）；c、耐溶剂性：无应力开裂；d、对水稳定性：高温下遇水易分解（高温高湿环境下使用需谨慎）；e、电气性能：1、绝缘性能：优良（潮湿、高温也能保持电性能稳定,是制造电子、电气
8、零件的理想材料）；2、介电系数：；3、耐电弧性：120s；f、成型加工性：普通设备注塑或挤塑。PC 塑料的粘接 根据不同需要，可以选择以下粘合剂：单组分常温固化软弹性防震粘合剂，耐高低温，不同粘度粘接速度几秒至几个小时固化完毕。2.KD-833 瞬间粘接剂，可以数秒钟或数十秒钟快速粘合 PC 塑料，但胶层硬脆，不耐 60 度以上热水浸泡。3.QN-505，双组分胶，胶层柔软，适合 PC 塑料大面积粘接或复合。但耐高温性能较差。：双组分胶，耐高温。:单组份室温硫化胶，固化后是弹性体具有优秀的防水，防震粘合剂，耐高低温，1-2mm 厚度的话，10 分钟左右初固，5-6 小时基本固化，有一定的强度。
9、完全固化的话需要至少 24 小时。单组份，不需要混合，挤出后涂抹静置即可，无需加温。：UV 紫外线固化胶，粘合透明 PS 片材及板材，可达无痕迹效果，需要用紫外线灯照射固化。粘后效果美观。但耐高温性能较差。聚碳酸酯的性能以及成型参数见表：密度 模具温度 5080 收缩率 注射压力 80130 预热 温度/C 110120 工 艺 参 数 注射时间 2090 时间/h 810 高压时间 05 料桶温度/C 后段 210240 冷却时间 2090 （）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。（）塑件表面质量分析 该塑件要求外形美观，色泽鲜艳，外表面
10、没有斑点及熔接痕，粗糙度可取 um。而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。（）塑件的结构工艺性分析 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。塑件型腔较大，有尺寸不等的孔，它们均符合最小孔径要求。综上所述，该塑件可采用注射成型加工。二、确定模具方案及结构形式 一般，塑料依据性能可以分为热塑性塑料和热固性塑料这两种，这两种塑料的成型方式是不相同的，对于热塑性塑料大多数都是注射成型，聚丙烯，为热塑性塑料，且大多数为注射成型，跟据实际，我们使用了注射成型方法。由于该“E27 灯座”零件的结构圆柱空、凸台，所以该模具采用单分型面注塑模具。从塑件产量考虑，对试制或小批量塑件宜取单型腔或
11、少型腔，大批量时宜取多型腔。此工件形状单一，但表面质量要求高。固采用一模一腔，顶杆推出，浇口采用点浇口。中段 230280 总周期 40190 前段 240285 螺杆转数 28 喷嘴温度 240250 使用注射机类型 螺杆式 三、确定型腔数量和排列方式 该塑件精度不高，尺寸较小，形状单一，但表面质量要求高。考虑到模具制造成本和生产效率，所以采用一模一腔模具形式。四、注射机的初步选择 1.注射量的计算。通过计算得，可知单个塑件体积约为，根据经验，成型塑件所需的注射量为塑件体积的倍，即=。聚丙烯的密度为，故所需塑料质量为=（g）。2.锁模力的计算。通过计算，可知单个塑件在分型面升的投影面积约为。
12、根据经验，总的投影面积为塑件在分型面上投影面积的倍，即=。PC 成型时型腔的平均压力为 40MPa，故所需的锁模力为 3.注塑机的选择。根据以上计算，选用 XS-ZY-60/40 注射机，其主要参数如表所示。理论注射量（）60 锁模力（KN）400 螺杆直径（mm）35 拉杆内间距（mm）330300 注射压力（MPa）135 移模行程（mm）180 注射行程（mm）170 最大模厚（mm）300 注射方式 螺杆式 最小模厚（mm）200 喷嘴球半径（mm）10 定位圈尺寸（mm）55 锁模方式 液压-机械 喷嘴孔直径（mm）4 五、成型零件设计 1、分型面位置的确定 根据塑件结构形式，最大截
13、面为底平面，故分型面应选在底平面处。2、排气系统设计 由于制品尺寸较小，排气量小，利用分型面和推杆、型芯间的配合间隙即可。该套模具设置了4 根推杆，因此不需要单独开设排气槽。3、成型零件的结构设计 本模具采用一模一腔，点浇口的成型方案。型芯和型腔采用整体式结构。4、成型零件钢材的选用 该塑件是大批量生产，成型零件所选用的钢材耐磨性和抗疲劳性应该良好，机械加工性能和抛光性能也应良好，因此，决定采用硬度比较高的模具钢Gr12MoV,淬火后表面硬度业务 58HRC 62HRC。5、成型尺寸计算 .型腔内型尺寸计算。.型腔深度尺寸计算 型芯外形尺寸计算 型芯高度尺寸计算 中心尺寸 6、成型零部件壁厚计
14、算 型腔壁厚查表 2-7 选择 S=35mm 型腔底壁厚根据式 7、小型芯设计 灯座零件上有 4 个直径为 3 的小孔和两个阶梯孔。孔尺寸太小，不做单独设计，直接设计在定模上；阶梯孔的型芯考虑到加工型腔时的难度，单独设计，采用反嵌法固定在定模上。六、模具零件设计 1、主流道设计。根据所选注射机，主流道小端尺寸：d=4+=主流道球面半径：SR=10+1=11mm 2、浇口设计 塑件结构为圆柱状，表面质量要求无浇注痕迹表面光滑，选择直浇口。3、浇口套设计 XSZY60/40 注射机的注射部分喷嘴球头半径为 10mm，喷嘴直径为4mm。浇口套凹球面半径取 25mm，深度取 3mm。浇口套进料口直径取
15、 5mm，出料口直径取 7mm。浇口套外径取 25mm。浇口套的材料选 45 钢，淬火处理 HRC4045 4、推出机构设计 由于塑件形状简单为圆柱形外壳，所以采用普通推出机构中的推杆推出方式。制件用四根顶杆顶出，其结构简单，推出可靠。采用机动脱模。其推出力为：推杆的设计：选择直身推杆 d=，具体尺寸查 GB/T。推杆的装配 因为该模具没用设计单独的排气系统，推杆与推杆孔配合兼有排气作用，所以选择 H7/f7 间隙配合。配合如图：.复位装置 推杆或者推管将塑件推出后，必须返回其原始位置，才能合模进行下一次注射成型。本模具没有侧向分型，不需要在模具闭合前复位，所以采用复位杆复位。其工作原理为当开
16、模时，推杆、复位杆都向右推出，复位杆突出模具表面；当注塑模闭合时，复位杆与定模分型面接触，注塑机继续闭合时，则使复位杆随同推出机构一同返回原始位置。材料选择 T10A。硬度 56 60HRC.其尺寸根据 GB/T 选择.尺寸为：D=12mm,，h=4mm,L=119mm。.导向装置 对于模具来说，推杆数量较多或由于塑件推出部位面积的限制，推杆必须做成细长形以及推出机构受力不均衡时，脱模力的总重心与机床推杆不重合，推出后，推板可能发生偏斜，造成推杆弯曲或折断，此时应考虑设置导向装置，以保证推出板移动时不发生偏斜。本模具的推杆为细长形，为防止推板偏斜损坏推杆，所以使用推板导柱你 加推板导套实现导向
17、，已保证推板不发生偏斜，和合模精度。A推板导柱设计 材料为 T10A，硬度，D=25mm，L=70mm。其余查 GB/T 2006得尺寸。B.推板导套设计 材料为 T10A，硬度，D=25mm，其余查 GB/T 2006 得尺寸。5、导柱合模导向机构设计 、导柱设计 选 择 带 头 导 柱，材 料 T10A,硬 度，查 GB/T 得 尺 寸 为：D=20mm,h=6mm,，L=125mm.、导套设计 本模具采用导套，材料 T10A，硬度,查表 GB/T 得尺寸为：D=20mm，L=60mm，其余查表。6、冷却系统设计 本塑件壁厚最厚处为 3mm，制品总体尺寸较小，为，所以不单独设计冷却系统。7
18、、冷料穴和拉料杆设计 本模具采用直浇道，直浇口，流程较短，故只能在主流道末端设置冷料穴。冷料穴设置在动模板上，直径稍大于主流道大端直径，d=8mm.取：长度取为10mm。拉料杆采用钩形拉料杆，拉料杆固定在推杆固定板上，开模时随着动、定模分开，将主浇道凝料从主流道衬套中拉出。在制品被推出的同时，冷凝料也被推出。8、模架选择 选择简化点浇口无推料板JAT型模架，其尺寸系列代号为1818。其尺寸如下：.定模板座尺寸：。.定模板尺寸：.动模板尺寸：。.支撑板尺寸：。.动模板座尺寸：。.垫块尺寸：。.推板尺寸：。.推杆固定板尺寸：。七、注射机参数校核（一）、最大注射量校核。XS-ZY-125注射机允许的
19、最大注射量约为 60，利用系数.则 60=48 成型塑件所需的注射量为 最大注射量符合要求。（二）、注射压力校核。注射成型时根据经验压力取为 100MPa，安全系数取.100MPa=130MPa 130MPa135MPa 所以注射压力校核合格。（三）锁模力校核。安全系数取注射成型时要求的锁模力为，则 208=注射机额定锁模力为 400 锁模力校核合格（四）、模具尺寸校核。模具平面尺寸，合格。模具高度 200300，合格 模具开模所需行程 40+48+5=93180，合格。综合分析选择 XS-ZY-60/40 八、动模板加工工艺 毛坯为 18018080 方形 45 钢。1、零件图图样工艺分析
20、该零件图为模具动模板，有不同尺寸的通孔，和不通孔螺纹，以及内六角沉孔和方形沉孔，型芯外形为圆柱和圆弧组成，所以加工时，为简化加工，型芯外形和内孔将采用卧式数控车床加工。其余部分将采用立式数控铣床加工。螺纹孔将采用钻床加工，手动攻丝。零件材料为45 钢，切削加工性较好。2、确定装夹方案 在车削加工时，采用四爪单动卡盘装夹，铣削加工时，采用机用平口台虎钳装夹。3、确定进给路线 略。4、选择刀具 根据零件的结构特点，车削外形时选择外圆车刀，刀尖圆弧为,加工通孔时先用直径 8 的麻花钻钻孔，在用直接铰刀加工至合格尺寸。然后用麻花钻扩孔，在用镗孔刀加工 内孔直合格尺寸。铣削加工时，选择立铣刀铣削 U 形
21、缺口，然后换最后钻孔时根据相应孔径选择合适麻花钻，然后铰刀精加工。产品名称或代号 零件名称 动模板 零件图号 序号 刀具号 刀具规格名称/mm 数量 加工表面 备注 1 T01 90硬质合金外圆车刀 1 外圆表面 2 T02 中心钻 1 钻中心孔 3 T03 1 钻通孔 4 T04 1 绞削通孔 5 T05 1 扩孔 6 T06 内孔镗刀 1 镗 7 T07 立铣刀 1 铣削 U 形缺口 8 TO8 立铣刀 1 铣削回形槽内六角 9 T09 麻花钻 1 钻孔 10 T10 机用铰刀 1 铰孔 11 T11 机用铰刀 1 铰孔 12 T12 麻花钻 1 钻孔 13 T13 手动丝锥 1 攻丝 1
22、4 T14 麻花钻 1 钻孔 15 T15 铰刀 1 铰孔 16 T16 麻花钻 1 钻孔 编制 审核 批准 共 页 第 页 5、切削用量 切削用量是依据零件材料特点，刀具性能及加工精度要求确定。本零件切削速度取 40 到 60m/min，粗加工取低点，精加工取高点。进给速度取100mm/min。6、加工工艺卡片 单位名称 产品名称 零件名称 零件图号 工序号 程序编号 夹具名称 使用设备 车间 工步号 工步内容 刀具号 刀具规格/mm 主轴转速/r min 进给速度/mm min 背吃刀量/mm 备注 1 粗车外圆 TO1 1500 100 2 钻孔中心孔 T02 400 3 钻通孔 T03
23、 800 4 铰孔 T04 500 5 扩孔 T05 500 6 镗孔 T06 1500 100 7 精加工孔 T06 2000 80 8 粗铣加工 U 形缺口 TO7 1500 100 9 精铣加工 U 形缺口 TO7 2000 60 10 铣削回形槽六角槽 T08 1500 80 11 钻和的中心孔 T02 400 12 钻孔 T09 800 13 绞削孔 T10 500 14 钻孔 T05 800 15 绞削孔 T11 500 16 钻孔、的中心孔 TO2 400 17 钻孔 T12 600 18 攻螺纹 T13 19 钻孔 T14 800 20 铰孔 T15 600 21 扩孔 T16
24、 800 编制 审核 批准 年月日 共 页 第 页 7、量具选择。粗加工时使用游标卡尺测量，精加工时选择千分尺测量，根据相应的外形选择合适的规格和类型。九、装配图 附图 十、零件图 附图 十一、结束语 大学三年的学习即将结束，毕业设计是其中最后一个实践环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。在完成大学三年的课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。通过本次对灯座注塑模具的设计，对常用塑料在成型
25、过程中对模具的工艺要求有了更深一层的理解，掌握了塑料成型模具的结构特点及设计计算方法，对独立设计模具具有了一次新的锻炼。在指导老师的协助下和在工厂师傅的讲解下，同时在现场查阅了很多相关资料并亲手拆装了一些典型的模具实体，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。并在图书馆借阅了许多相关手册和书籍，在设计中，充分利用和查阅各种资料，并与同学进行充分讨论，尽最大努力搞好本次毕业设计。同时也使我对绘图软件 Pro/ENGINEER 和 AutoCAD得到了充分的熟练运用，大大提高了设计的质量和效率。由于学生水平有限，而且缺乏经验，设计中不妥之处在所难免，肯请各位老师指正。十二、致谢 时光如电，岁月如
26、梭，三年的大学生活一晃而过，而我也即将离开可敬的老师和熟悉的同学踏入不是很熟悉的社会中去。在这毕业之际，作为一名工科类学校的学生，做毕业设计是一件必不可少的事情。毕业设计是一项非常繁杂的工作，它涉及的知识非常广泛，很多都是书上没有的东西，这就要靠自己去图书馆查找自己所需要的资料；还有很多设计计算，这些都要靠自己运用自己的思维能力去解决，可以说，没有一定的毅力和耐心是很难完成这样复杂的工作。在学校中，我们主要学的是理论性的知识，而实践性很欠缺，而毕业设计就相当于实战前的一次演练。通过毕业设计可是把我们以前学的专业知识系统的连贯起来，使我们在温习旧知识的同时也可以学习到很多新的知识；这不但提高了我
27、们解决问题的能力，开阔了我们的视野，在一定程度上弥补我们实践经验的不足，为以后的工作打下坚实的基础。由于资质有限，很多知识掌握的不是很牢固，因此在设计中难免要遇到很多难题，由于有了课程设计的经验及老师的不时指导和同学的热心帮助下，克服了一个又一个的困难，使我的毕业设计日趋完善。毕业设计虽然很辛苦，但是在设计中不断思考问题，研究问题，咨询问题，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同时也汲取了更完整的专业知识，锻炼了自己独立设计的能力，使我受益匪浅，我相信这些经验对我以后的工作一定大有益处。最后，再次感谢各位老师特别是我的指导老师在这一段时间给予无私的帮助和指导，并向他们致意深深的敬意，以后到社会上我一定努力工作，不辜负他们给予我的知识和对我们寄予的厚望！