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毕业论文（设计）摘要 台灯插座注塑模具设计 学生姓名： 学生学号： 院（系） ：工程技术学院 年级专业：模具设计与制造 指导教师：教授 助理指导教师：讲师 毕业论文（设计）摘要 摘要 大学三年的专科学习即将结束，毕业设计是其中最后一个环节，是对以前 所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。 PRO/E 可谓是个全方位的三维产品开发软件， 整合了零件设计、 产品装配、 模具开发、数控加工、板金设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动测 量、机构模拟、应力分析、产品数据库管理等功能于一体 PRO/E 模具设计功能主要包括了：模具设计流程、分型面设计、靠破孔填 补、拆模技巧、浇道系统设计、其他型芯组件设计(如砂芯、斜销、滑块等)、 开模模拟、 以 EMX 模块及模座数据库进行设计等很多强大及方便于模具设计的 功能对于专业的模具及产品设计人员来说是必不可少的软件。 台灯插座有其特殊的市场适应性， 很多人在实际的使用过程中会遇到插座 提供的插孔数不够用或其它的问题， 让人头疼， 台灯插座正好解决了这个问题， 它为台灯提供了插座的附加功能，使单纯的台灯和插座所不能比拟的。ABS 材 料是插座面板等的常用材料。 本课题的研究意义在于使自己掌握 Pro/E 软件的使用， 熟悉产品设计的全 过程。 关键词 PRO/E，台灯插座，模具开发，Modle Flow，ABS 材料 毕业论文（设计）ABSTRACT ABSTRACT Auniversity three year faculty studied soon finished, the graduation project was last link, was to before studied the knowledge and grasped skill synthesis utilization and examination. PRO/E was the omni-directional three dimensional product development software, conformity functions and so on components design, product assembly, mold development, numerical control processing, sheet metal design, casting design, modelling design, reverse-engineering, automatic sizing, organization simulation, stress analysis, product data bank administration in a body. The PRO/E mold design function has mainly included: The mold design cycle, is divided the profile design, to fill, the form removal skill, the running channel system design, other core module design depending on the broken hole (for example granulated substance core, dumping, slide and so on), the die sinking simulation, carries on the design by the EMX module and the die bed database and so on to be formidable and conveniently in the mold design function. Regarding the specialized mold and the product design personnel are the essential softwares. The desk lamp plug has its special market compatibility, many people will meet the jack number which in the actual use process the plug will provide insufficient or other questions, let the person headache, the desk lamp plug happen to solve this problem, it has provided plugs additional function for the desk lamp, caused the pure desk lamp and the plug cannot compare. The PC material is the plug kneading board and so on commonly used material. The this topics research significance lies in causes itself to grasp the Pro/E softwares use, familiar product design entire process. KeywordsPRO/E，The desk lamp plug，mold development，Modle Flow, The PC material 毕业论文（设计）目录 0 目目录录 摘摘 要要 ABSTRACT 1 绪论绪论.1 1.11.1相关背景相关背景 1 1.1.1 PRO/E软件介绍1 1.1.2 聚碳酸脂（PC）介绍2 1.21.2注塑机注塑机 材料材料 注塑方法注塑方法的选择的选择4 1.2.1注塑机的选择4 1.2.2材料选择6 1.2.3 注塑方法介绍6 2 设计过程设计过程7 2.12.1 插座面板插座面板的设计的设计7 2.1.1 产品结构工艺性7 2.1.2 模具结构设计及其工作过程8 2.1.3 模具的结构设计9 2.1.4 模具的工作过程10 2.22.2 接线盒的设计接线盒的设计10 2.2.1 接线盒结构工艺性10 2.2.2 模具结构设计及其工作过程10 2.2.3 模具的结构设计11 2.2.4 模具的工作过程11 3 3 相关标准件的选择相关标准件的选择11 4成型件尺寸计算成型件尺寸计算12 5结论结论13 参考文献参考文献14 致致 谢谢15 毕业论文（设计）目录 1 1绪论绪论 1.11.1相关背景相关背景 1.111.11PRO/EPRO/E 软件介绍软件介绍 Pro/Engineer 是美国 PTC 公司的产品，于 1988 年问世。10 多年来，经历 20 余次的改版，已成为全世界及中国地区最普及的 3D CAD/CAM 系统的标准软件， 广泛应用于电子、机械、模具、工业设计、汽车、航天、家电、玩具等行业。 Pr o/E 是全方位的 3D 产品开发软件包，和相关软件 Pro/DESINGER（造型设计）、P ro/MECHANICA（功能仿真），集合了零件设计、产品装配、模具开发、加工制 造、钣金件设计、铸造件设计、工业设计、逆向工程、自动测量、机构分析、有 限元分析、产品数据库管理等功能，从而使用户缩短了产品开发的时间并简化了 开发的流程；国际上有 27000 多企业采用了 PRO/ENGINEER 软件系统，作为企业 的标准软件进行产品设计。 Pro/E 独树一帜的软件功能直接影响了我们工作中的设计、制造方法。与其 他同类三维软件（MDT、UG、CATIA 等）相比，Proe/ENGINEER 的不同之处在 于以下几点： （1）基于特征的（Feature-Based） Pro/ENGINEER 是一个基于特征的（Feature-Based）实体模型建模工具，利用 每次个别建构区块的方式构建模型。设计者根据每个加工过程，在模型上构建一 个单独特征。特征是最小的建构区块，若以简单的特征建构模型，在修改模型时， 更有弹性。 （2）关联的（Associative） 通过创建零件、装配、绘图等方式，可利用 Proe/ENGINEER 验证模型。由于 各功能模块之间是相互关联的，如果改变装配中的某一零件，系统将会自动地在 该装配中的其他零件与绘图上反映该变化。 （3）参数化（Parametric） Pro/ENGINEER 为一参数化系统， 即特征之间存在相互关系， 使得某一特征的 修改会同时牵动其他特征的变更，以满足设计者的要求。如果 某一特征参考到其 他特征时，特征之间即产生父/子（parent/child）关系。 毕业论文（设计）目录 2 （4）构造曲面（surface） 复杂曲面的生成主要有三种方法：1）由外部的点集，生成三维曲线，再利用 Pro/E 下 surface 的功能生成曲面。2）直接输入由 Pro/desinger（造型设计）产生的 曲面。3）利用 import（输入）功能，以 IGES、 SET、VDA、Neutral 等格式，输 入由其他软件或三维测量仪产生的曲面。 （5）在装配图中构建实体 根据已建好的实体模型，在装配（component）中，利用其特征（平面，曲面 或轴线）为基准，直接构建（Create）新的实体模型。这样建立的模型便于装配， 在系统默认（default）状态下，完成装配。 最直观的 Pro/E 抛弃传统 CAD/CAM 软件中的线框和表面模型，而直接签 于 3D 实体。这使我们的设计环境完全从 2D 或 2D 与 3D 混合状态上升为纯 3D 模式。产品或模具的描述信息变得更加完整，概念更加清晰，更易于抓住设计 意图。设计质量和速度也大大提高，尤其是结合快速原型技术，可以大大缩短产 品设计生产上市周期。总之，随着 Pro/E 的不断完善和发展，越来越多的问题将 被解决，越来越多的理想将变为现实。 Pro/E 的魅力将更多地体现为生产力水平 的极大提高。 1.121.12 聚碳酸脂（聚碳酸脂（PCPC）介绍介绍 PC 树脂的材料特性和成型工艺聚碳酸酯(PC)树脂是一种性能优良的热塑性工 程塑料，具有突出的抗冲击能力，耐蠕变和尺寸稳定性好，耐热、吸水率低、无 毒、介电性能优良，是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的产品，也是近年来 增长速度最快的通用工程塑料。目前广泛应用于汽车、电子电气、建筑、办公设 备、包装、运动器材、医疗保健等领域，随着改性研究的不断深入，正迅速拓展 到航空航天、计算机、光盘等高科技领域。PC 之所以有大的市场容量是由于它具 有比较全面平衡的性能优良的耐冲击性、耐热性、尺寸稳定性、透明及自熄 性等，因此在电气、电子、精密机械、汽车、保安、医疗等领域成为可广泛使用 的工程塑料。目前 PC 广泛应用于汽车、电子电气、建筑、办公设备、包装、运动 器材、医疗保健等领域，随着改性研究的不断深入，正迅速拓展到航空航天、计 算机、光盘等高科技领域。PC 作为高折射率塑料，用于制作耐高温光学纤维的芯 材，若在 PC 分子链中的 CH 链为 CF 链所取代，则可以对可见光的吸收减少， 能有效降低传递途中的信号损失。 另外 PC 良好透光性， 在透明窗材高层建筑幕墙、 毕业论文（设计）目录 3 机场和体育场馆透明建筑材料等方面应用非常普遍和具有潜力，PC 的最大特征是 非晶型透明塑料，成型后的尺寸稳定性好，从低温到高温均能保持稳定的机械强 度，它的拉伸与形变特性比较接近金属材料，存在着明显的弹性极限。 PC 树脂的成型工艺：PC 树脂的工艺特点 1、聚集态特性属于无定型非结晶性 塑料，无明显熔点，熔体黏度较高。玻璃化温度 140150，熔融温度 215 225，成型温度 250320。2、在正常加工温度范围内热稳定性较好，300 长时停留基本不分解，超过 340开始分解，粘度受剪切速率影响较小。3、流变 性接近牛顿性液体，表观黏度受温度的影响较大，受剪切速率的影响较小，相对 分子质量的增大而增大。PC 分子链中有苯环，所以分子链刚性大。4、PC 的抗蠕 变性好，尺寸稳定性好；但内应力不易消除。5、PC 高温下遇水易降解，成型时要 求水分含量在 0.02%以下。6、制品易开裂。PC 树脂的成型工艺控制在成型加工上， 水分控制及成型加工条件之选择是影响成型品质最重要的两个因素，兹分述如下： A、水分控制 PC 类塑胶即使用遇到非常低之水分亦会产生水解而断键、分子量降 低和物性强度降低之现象， 因此在成型加工前应严格地控制PC树脂之水分在0.02% 以下，以避免成型品的机械强度降低或表面产生气泡、银纹等异常外观。为避免 水分所产生异常之情况，聚碳酸脂在加工前，应先经热风干燥 35h 以上，温度定 为 120，或者用除湿干燥机来处理水分。B、原料选择 为满足各种成型工艺的需 求，PC 树脂有不同熔体流动速率的规格。通常熔体流动速率介 525g/10min 都可 适用于注塑成型。但是其最佳加工条件因注塑机种类、成型品之形状以及 PC 树脂 规格不同而有相当之差异，应根据实际情况加以调整。C、注塑机选择要点 锁模 压力：以成品投影面积每 cm2*0.470.48T（或每平方寸*35T）机台大小：成品重 量约为注塑机容量的 4060%为最佳，如机台以 PS 来表示容量（盎斯）时，需减少 10%，始为使用 PC 之容量， （1 盎斯=28.3 公克） 。螺杆：螺杆长度最少应有 15 个 直径长，其 L/D 为 20：1 最佳，压缩比宜 1.5：1 至 30：1。螺杆前端之止流阀应 采用滑动环式，其树脂流动间隙最少应有 3.2mm。喷嘴：尖端开口最少有 4.5mm 直 径。若成品重量为 5.5kg 以上，则喷嘴直径应为 9.5mm 以上，另外，尖端开口需 比浇口直径少 0.51mm，且段道愈短愈好，约为 5mm。D、成型条件要点：熔融温 度与模温：最佳的成型温度设定与很多因素有关，如注塑机大小，螺杆组态、模 具及成型品的设计和成型周期等。一般而言，为了让塑料渐渐在熔融，在料管后 断/进料区设定较低的温度，而在料管前段设定较高的温度。但若螺杆设计不当或 L/D 值过小。逆向式的温度设定亦可。模温方面，高模温可提供较佳的表面外观， 残留应力也会较小，且对较薄或较长的成型品也较填满；而低模温则能缩短成型 周期。螺杆回转速度：在 4070rpm 较佳，但需视机台与螺杆设计而调整。注射压 力：根据制品壁厚程度可采取 85140kg/cm2。背压：一般设定愈低愈好，便为求 毕业论文（设计）目录 4 进料均匀，建议使用 314kg/cm2。注射速度：射速度浇口设计有很大关系。使用 直接浇口或边缘浇口时，为防止日晖现象和波流痕现象，则应用较慢这射速，另 外，如成品厚度在 5mm 以上，为避免气泡或凹陷慢速射出会有帮助。一般而言， 射速原则为薄者快，厚者慢。从注塑切换到保压，保压要尽量低。以免成型品发 生残留应力。而残留应力可用退火方式来解除或减轻，条件是 120130约三十分 钟至一小时。料筒清扫 1、在 PC 树脂的成型温度下，加入清洗料(通用级聚苯乙烯 或透苯)，连续射出二十至三十次。2、将射台后退，连续将清洗料空射，直至射 出的清洗料开始膨胀起泡。3、将料筒温度重新设定到 200 至 230。4、继续将清 洗料空射，直到清料熔胶温度达到 260且外表看起来很干净透明。 1.21.2注塑机注塑机 材料材料 注塑方法注塑方法的选择的选择 1.211.21 注塑机的选择注塑机的选择 注射量校核注射量校核 模具设计时，必须使制品所需注塑的容量或质量在注射机额定注射量的 80% 以内。VnVzVjVg 用于注射量校核。 其中：V一周期内所需注射的塑料容积 n形腔数目 Vz品的容量 Vj系统凝料和飞边所需塑料容量 Vg机额定注射容量 锁模力校核锁模力校核 由于高压塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注塑机轴向很大的力，这个力 应小于注射机的公称锁模力，否则就会产生溢料，即 FsPaf 其中：Fs注射机的公称锁模力 毕业论文（设计）目录 5 P注射时型腔压力 Af 塑件和浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和 开模行程校核开模行程校核 SH1H2（510） s注射机的最大开摸行程 H1塑料脱模距离 H2包括流道凝料在内的塑件高度 经过计算，我选择 SZY300，其基本参数为： 一次 注射 量 螺杆 直径 / 注射 压力 注射 方式 锁模 力 最大 开合 模行 程 模具 最大 厚度 模具 最小 厚度 动定模 固定板 尺寸 拉杆空 间 3206077.5螺杆14003403552130520 6200 300 400 毕业论文（设计）目录 6 1.221.22材料选择材料选择 基于前面的描述，本设计材料选择为 PC。计算收缩率为 0.6。 1.231.23本次采用的注塑方法介绍本次采用的注塑方法介绍 基于前面对材料的选择，本次设计采用热流道注射方法。 热流道注射塑料模在当今世界各工业发达国家和地区均已得到极为广泛的应 用。不仅是因为热流道注射塑料模缩短了制件的成型周期、节约了塑料原料、实 现了自动化生产过程，更是因为在热流道模具的成型过程中，塑料熔体的温度在 流道系统里能得到准确地控制，尤其在一模多腔的注射模具中，流道内的熔体温 度能基本保持与注射机喷嘴的温度大致相同或相近，因而流道内的压力损耗小， 熔融塑料以极其均匀的状态流入各个模腔，从而获得品质良好的塑料制件。热流 道注射成型的零件浇口质量好、脱模后残余应力低、零件变形小。因此，对质量 要求高的生产批量大的塑件均可采用热流道注射模生产. 毕业论文（设计）台灯插座注塑模具设计 7 2 2设计过程 台灯插座的结构包括：插座面板，接线盒，相关接线柱与金属片等，本设计 注重插座面板的设计，简略介绍接线盒的设计过程。 2.12.1插座面板插座面板的设计的设计 2.112.11产品结构工艺性产品结构工艺性 插座面板产品结构图如图 1 所示。该产品为一专用插座的面板，其材料为 PC 塑料，颜色为乳白色。PC 料的学名为聚碳酸酯，是一种常用的热塑性工程塑料， 具有良好的力学性能，冲击强度优异，尺寸稳定性好。PC 塑料在 200220呈溶 融状态，熔融温度高、熔体粘度大，因而在成型时熔体的流动差，其溢料值为 0.06mm。一般在高料温、高压力和较高的模温下快速成型。 从产品结构图中可以看出，在产品的底面有很多筋位，无论浇口选择在产品 顶部的中心进料，还是以侧口的形式从产品的边缘进料，在注射成型过程中的流 动阻力都比较大，因此需要有较高的料温和较大的注射压力。产品结构和原料两 毕业论文（设计）台灯插座注塑模具设计 8 者都要求高料温、高压力来满足成型工艺的要求，因而采用热流道浇注系统的结 构可以解决这一问题。 2.122.12模具结构设计及其工作过程模具结构设计及其工作过程 根据产品生产批量大的要求，模具采用了 1 模 2 腔的结构形式，采用了从产 品顶部中心进料的热流道板的浇注系统结构。这种结构不仅使产品浇口处的痕迹 较小，从而使产品获得良好的外观质量，而且还可实现自动化生产控制过程。模 具结构装配图如图 2 所示。 1 隔热板 2 定模座板 3 支撑块 4 热嘴 5 定模型腔镶块 6 动模型芯镶件 7 动模型芯镶块 8 动模板 9 动模垫板 10 顶板导柱 11 顶板导套 12 顶杆固定板 13 顶杆垫板 14 动模座板 15 顶管 16 平端紧定螺钉 17、18 顶杆 19 支承柱 20 毕业论文（设计）台灯插座注塑模具设计 9 复位杆 21 热流道板定位销 22 热流道板定位垫圈 23 热流道板支承圆柱销 24 热 流道堵头 25 成型加热管 26 针阀导套 27 针阀气缸 28 热流道板 29 模具定位 圈 30 浇口套31定模型芯镶件32 限位块 33 水嘴 34 导柱35 密封圈 36 导套 37 接线盒 2.12.13 3 模具的结构设计模具的结构设计 对于 1 模 2 腔的模具结构，热流道需采用热流道板的结构形式。如图 3 所示 为热流道板结构。在热流道板上，加热的方式是采用上下两层整体式加热管进行 加热控制的。为了在成型后控制熔体于开模状态下不流失，模具上采用了 SINO 针 阀式热流道控制系统，其热嘴的型号为：SIM-18-VV-075。为了控制热流道板上的 温度，使其不能超过塑料的分解温度，在热流道板上和热嘴中均安装热电偶，通 过温度控制系统实现温度的自动控制，保证热流道板中的塑料在成型过程中始终 保持熔融状态，同时又不要在过热的情况下发生碳化和分解。 如热流道板的温度控制在 200300内，热流道板表面为钢的氧化表面，表 面辐射率取=0.8，升温时间为 30 分钟，并留有 10%的余裕，则加热于热流道板 所需要的总功率可按下式 进行计算： P = 0.27t W + ( 0.0032 t 0.33 ) A +(a t ) / l 1.1 式中：P加热总功率（Kw） ； t热流道板所需升高的温度（热流道板温度减去室温） （） ； 毕业论文（设计）台灯插座注塑模具设计 10 W热流道板的重量（包括紧固螺钉） （kg） ； A热流道板的表面积（cm） ； a支承物的接触面积（cm） ； t热流道板与模具的温差（） ； 支承物的热导率（W / cm ） ； l支承物的高度（cm） 。 采用热流道板后，模具在浇注系统中的压力损失小，注射过程所占有的时间 极少，浇注系又不用冷却，所以成型周期所占有的时间主要消耗在对塑料制件的 冷却上。为了使模具在注射后将制件快速冷却到塑料的玻璃态温度之下，使制件 具有足够的强度被推杆和推管顶出脱模，模具在定模型腔镶块和动模型芯镶块内 设置了冷却循环水道，以达到有效地控制模具温度在所需要的温度范围的目的。 为了在充模过程中排出型腔内的气体，在分型面上于型腔周边开设了排气槽。 排气槽的宽度为 10mm 左右，深度小于或等于 PC 塑料的溢料值 0.06mm。 2.2.1414模具的工作过程模具的工作过程 模具安装到卧式注射机上，连接电加热和温度控制电源，连接冷却循环水道。 注射前先对模具的热流道板加热到合适的温度，然后调整好注射成型的相关工艺 参数，再进行注射成型过程。注射时，热流道板上的针阀控制系统要处于开启位 置。注射后，通过气动控制系统使针阀处于关闭状态，以防熔体在模具开模后流 出模外。模具开模后由顶杆和顶管组成的脱模机构从动模型芯上推出塑件，合模 时动模前移，由复位杆使顶出机构复位，完成一个注射成型周期。 为了保证注射成型质量，一定要控制好热流道板的温度和模具的温度，否则 热流道板的温度过高会导致塑料熔体产生分解，影响塑件的质量。 2.2接线盒的设计 2.212.21接线盒结构工艺性结构工艺性 接线盒属于型芯较大的一类塑件，因此在成型这一类零件时，应充分考虑到 缩小拔模斜度，在本次设计中拔模斜度取 0.5 度。同时这一类零件要注意内部圆弧 过度，我们可以看到大多数的接线盒的破坏首先是从接线盒的转角处开始的，所 以在本次设计中圆弧过渡取值为 R1.5mm。为使该制件的收缩合理且均匀，该制件 应设置有冷却水道，本设计取冷却水道直径为 8mm。 毕业论文（设计）5XXXX 11 2.222.22模具结构设计及其工作过程模具结构设计及其工作过程 据产品生产批量大的要求，本设计采用了 1 模 4 腔的结构形式，采用了从产品顶 部中心进料的热流道板的浇注系统结构。这种结构不仅使产品浇口处的痕迹较小， 从而使产品获得良好的外观质量，而且还可实现自动化生产控制过程。 2.232.23模具的结构设计模具的结构设计 对于 1 模 4 腔的模具结构，热流道需采用热流道板的结构形式。在热流道板 上，加热的方式是采用上下两层整体式加热管进行加热控制的。为了在成型后控 制熔体于开模状态下不流失，模具上采用了 SINO 针阀式热流道控制系统，其热嘴 的型号为：SIM-18-VV-075。为了控制热流道板上的温度，使其不能超过塑料的分 解温度，在热流道板上和热嘴中均安装热电偶，通过温度控制系统实现温度的自 动控制，保证热流道板中的塑料在成型过程中始终保持熔融状态，同时又不会在 过热的情况下发生碳化和分解。 2.2.2424模具的工作过程模具的工作过程 接线盒模具的工作模式与插座面板模具的工作模式基本一致，但在塑件的推出机构方面 有小的差别。 3相关标准件的选择 螺钉 GB6885M620 销 GB11986A820 垫圈 GB97.1858140H 毕业论文（设计） 12 四四成型件尺寸计算成型件尺寸计算 型腔径向尺寸 80.16-0.320Dm=80.16(1+0.6%)-3/40.320+0.32/3=80.370+0.1 80.16-0.320Dm=80.16(1+0.6%)-3/40.320+0.32/3=80.370+0.1 型腔高度尺寸 12+00.22Dm=12 (1+0.6%)2/30.220+0.52/3=11.930+0.07 型腔中心距尺寸 200.30Cm=20.30(1+0.6%)0.6/8=20.34 0.07 型芯长度尺寸 60.5+00.40lm=60.5(1+0.6%)3/40.4 -0.4 /30=60.56-0.11 0 型芯高度尺寸 12+00.22hm=12(1+0.6%)+ 2/30.22=12.22-0.070 型芯中心距尺寸 200.30Cm=20.30(1+0.6%)0.6/8=20.42 0.07 毕业论文（设计）参考文献 13 五五结论结论 通过本次毕业设计的锻炼，使我基本掌握 Pro/E 软件的使用，熟悉了 产品设计的全过程。 基于 PC 塑料制品易开裂，高温下遇水易降解，在正常加工温度范围内热稳定 性较好，300长时停留基本不分解，超过 340开始分解，粘度受剪切速率影响 较小，流变性接近牛顿性液体，表观黏度受温度的影响较大，受剪切速率的影响 较小的特点，本次设计采用热流道模具成型技术，模具的浇注系统采用了热流道 板后，从很大程度上改善 PC 料的流动性，减小了注射成型所需要的注射压力，保 证了产品的质量。此外还缩短了成型周期，节约了大量的塑料原料，减少了再生 料，而且完全实现了自动化生产控制过程