灯罩塑料模具设计-注塑模具【25张CAD图纸+PDF图】
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本科毕业设计（论文）题目：灯罩塑料模具设计系别：机电信息系专业：机械设计制造及自动化班级： 学生：学号： 指导老师：2013年5月灯罩塑料模具设计摘要本设计分析了灯罩的结构，提出了模具设计的关键点，设计了模具的整体结构。根据塑件分型面的位置，设计了推件板和斜顶杆的推出结构，零件采用了双分型面的点浇口，提高了零件的外面质量。通过对塑件进行工艺的分析及其结构分析，从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、注射机的选择及有关参数的校核都有详细的设计。该模具一模四腔，采用顶针顶出结构。经过生产验证，该模具结构合理，动作可靠。关键词：灯罩；塑料模具；注射机IIIThe Plastic Mold Design of Lampe Shade AbstractThis design on the analysis of the structure of lamp shade，and puts forward the mold design key points，designed the overall structure of the mold. According to the plastic pieces of parting surface，designed the push plate and the inclined plunger， the introduction of the structure，part uses the double parting surface point gate， improve the quality of the parts outside of the. Through to the plastic parts for process analysis and structure analysis，from the product structure craft，specific die structure， the mold of gating system，molding part of the structure，the ejection system， selection of injection machine and related parameters of checking all have detailed design. The mold one module and four cavities，adopts the thimble ejection structure. Through production verification，the die structure is reasonable，reliable operation.Keyword：Lampe shade；Plastic mold；Injection machine主要符号表k安全系数E材料弹性模量Smax塑料的最大收缩率q熔融塑料在模腔内的压力Smin塑料的最小收缩率V塑塑件体积P0注射压力V注注射机理论注射量P公公称注射压力F锁锁模力s塑件公差s塑件收缩引起的塑件尺寸误差T注射机的额定锁模力LS塑件尺寸L凹型腔尺寸L凸型芯尺寸H塑塑件內形深度基本尺寸S注射机最大行程d塑件外径基本尺寸H 模具闭合尺寸D塑件內形基本尺寸Hmin模具最小尺寸h凸模/型芯高度尺寸Hmax模具最大尺寸模具制造公差倾斜角A塑件包紧型芯的侧面积p单位面积塑件对型芯的正力F塑件的投影面积n个数P型腔压力f摩擦系数长度系数Q总脱模力目录1 塑件分析11.1塑件分析11.2材料的选择12 注塑机的选择22.1估算塑件体积22.2浇注系统凝料体积的初步估算22.3根据注射容量初选注塑机22.4注塑机的校核32.4.1最大注射量校核32.4.2注射压力校核32.4.3锁模力校核32.4.4模具厚度校核32.4.5开模行程校核43 浇注系统设计53.1主流道设计53.2冷料井设计53.3分流道设计53.3.1分流道的布置形式63.3.2分流道长度63.3.3分流道截面形状及尺寸63.4浇口设计64 成型零件设计74.1分型面的确定74.2型腔分布74.3成型零件结构设计74.3.1模具成型零件的工作尺寸计算75 导向机构设计115.1 导向机构的作用115.2导柱、导套设计115.2.1导柱的设计115.2.2导套设计116 脱模机构的设计126.1脱模力的计算126.2简单脱模机构126.2.1顶杆强度的计算136.3复位装置137 抽芯机构设计148 冷却系统设计159 塑料模具用钢1610 模具装配图及工作过程1710.1模具装配二维图1710.2模具开模状态1810.3模具装配图三维爆炸图1910.4模具工作过程20241 塑件分析1塑件分析1.1塑件分析工件如图1.1所示，它是日常用品，需求量大，外面要求比较高，所以模具浇注系统采用双分型的点浇口，根据该塑件的结构特点，模具设计采用顶杆顶出机构。为了使模具与注射机相匹配以提高生产力和经济性、保证塑件精度，并考虑模具设计时应合理确定型腔数目，由于产量比较大，该模具选择一模四腔。（a）二维塑件图（b）三维塑件内部结构（c）三维塑件外部结构图 1.1塑件图1.2材料的选择通常，选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求，以及原材料厂家提供的材料性能数据。对于常温工作状态下的结构件来说，要考虑的主要是材料的力学性能。该塑件对材料的要求首先必须是透光性好，其次才是成型难易和经济性问题，成型特性上以聚碳酸酯为好，由于是一般性民用品，所以价格上是需要考虑的，我们主要要求是价格和透光度，最终选定PS为塑件材料。2 注塑机的选择2注塑机的选择2.1估算塑件体积通过solidworks软件建模分析塑件质量属性为（塑件材料为PS，密度1.05g/cm3）：塑件体积为：V塑18cm3；塑件质量为：m塑19g。2.2浇注系统凝料体积的初步估算由于浇注系统的凝料在设计之前不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.2倍1倍来估算16。由于本次设计采用的流道比较长每一次浇注系统的凝料按塑件体积的0.5倍估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积（即浇注系统和4个塑件体积之和）为：V总1.5nV塑（2.1）式中V总塑料熔体的总体积，cm3；n塑件的个数，个；V塑塑件的体积，cm3。计算得V总1.5418108cm3。2.3根据注射容量初选注塑机确定了一次注入模具型腔塑料熔体的总体积V总以后，就可以根据注射容量初选注射机，而注射机容量可以用下式计算16。V总0.8V注（2.2）式中V注注射机最大注射容量，cm3； 0.8最大注射容量的利用系数。计算得V注108/0.8135cm3根据计算，初步选择公称注射量为200cm3，注射机型号G54S200/400卧式注射机。其主要参数见表2.1。毕业设计（论文）表2.1注射机主要技术参数理论注射量/cm3200拉杆空间（长宽）/mm290368螺杆直径/mm55定位孔直径/mm100注射压力/Mpa109喷嘴球半径/mm15锁模力/kN2540注射方式螺杆式模板最大行程/mm350螺杆转速/rmin-116、28、48模具最大厚度/mm400喷嘴孔径/mm4模具最小厚度/mm230锁模形式液压机械2.4注塑机的校核2.4.1最大注射量校核G54S200/400型注射出成型机的理论注射量为200cm3135cm3，因此满足要求。2.4.2注射压力校核根据材料PS所需注射压力为60MPa110MPa，取P080MPa，该注射机的注射压力P公109MPa，注射压力安全系数k11.251.4，取k11.3，则k1P01.380104MPaP公，所以，注射机注射压力合格。2.4.3锁模力校核模具从分型面涨开的必须小于注射机规定的锁模力16。即Tk2Fq/1000（2.3）式中T注射机的额定锁模力，t；F塑件与浇注系统在分型面上的总投影面积，cm2；q熔融塑料在模腔内的压力，MPa；k2安全系数，通常取1.11.2，这里取1.1。经查表可取= 30MPa；k2Fq/10001.1（3.14402）30/100016.57t165.7kNF锁2540kN即该注塑机的锁模力符合要求。2.4.4模具厚度校核模具厚度必须满足下式：HminHHmax（2.4）式中H模具闭合厚度，mm；注塑机所允许的最小模具厚度，230mm；注塑机所允许的最大模具厚度，400mm；根据结构草图可知，初选的模具厚度为280mm。则满足要求。2.4.5开模行程校核开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。对于双分形面的注塑模具，其开模行程按下式效核16：SH1+H2+H3+A+（510）mm （2.5）式中S注塑机的最大行程，mm；H1为浇口套凝料脱模距离，此模具中为60mm；H1为塑件离开型腔的脱模距离，此模具中为30mm；H1点浇口脱模距离，此模具中为30mm；A 定模板与浇口板的分离距离，此模具中为10mm。S60+30+30+10+5135mm所以上式成立（350135），即该注塑机的开模行程符合要求。由以上对各参数的效核可知该G54S200/400型注塑机符合要求。3 浇注系统设计3浇注系统设计浇注系统组成是：主流道、分流道、浇口、冷料井。3.1主流道设计主流道通常位于模具的中心，是塑料熔体的入口，其形状为圆锥形，便于熔融塑料的顺利进入，开模时又能使主流道的凝料顺利拔出16。主流道长度取L60mm；取主流道锥角4；主流道入口直径d注射机喷嘴直径+14+15mm；主流道出口直径Dd+2Ltan（/2）= 5+260tan（4/2）= 8mm；主流道球面半径SR注射机喷嘴球头半径+（12）18+220mm；球面配合高度 h3mm。故主流道的结构形式如图3.1。图3.1浇口套（a）浇口套二维图（b）浇口套三维图3.2冷料井设计冷料井的位置在正对主浇道的动模上，它的作用是将物料前端的“冷料”收集起来，防止“冷料”进入型腔而影响塑件的质量。开模时冷料井能起到将主流道的冷凝料拉出的作用。冷料井的形式有带Z形拉料勾的冷料井；带球头形拉料的冷料井；倒锥形冷料井等4。本方案采用的是倒锥形冷料井。3.3分流道设计主流道与浇口之间的通道称为分流道8。毕业设计（论文）3.3.1分流道的布置形式为了尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同事还要考虑减少分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道15。如图3.2所示。3.3.2分流道长度图 3.2分流道布置形式根据四个型腔的结构设计，分流道长度适中，如图3.2。3.3.3分流道截面形状及尺寸常用的分流道截面形状有圆形、梯形、半圆形和正六角等18。通过考虑加工工艺，装配和经济性，本模具采用梯形截面分流道。对于壁厚小于3mm（本塑件厚度为2mm），质量在200g(本塑件质量19g)以下的塑件可用以下经验公式确定分流道的直径15。（3.1）式中D分流道的直径，mm；W流经分流道的塑料量，g；L分流道长度，mm。经计算得，本模具分流道直径D6mm。梯形高度H2D/34mm，梯形斜边与竖直方向夹角在510，即可确定下底边宽度为d4.5mm。图3.3分流道截面形状分流道截面如图3.3。3.4浇口设计浇口的形式众多，该塑件表面质量要求较高，因此采用点浇口。位置在塑件的顶端中心位置。图 3.4点浇口的结构形式浇口的结构如图3.4。4 成型零件设计4成型零件设计4.1分型面的确定图 4.1分型面位置该模具中分型面设在塑件截面尺寸最大的部位，如图4.1中A-A截面。4.2型腔分布模具型腔在模板上的排列方式通常有圆形排列、H形排列、直线排列、对称排列及复合排列等。该模具有简单的抽芯结构，综合考虑模具设计为一模四腔，零件采用对称排列，有利于节约材料，简化结构。具体排布如图4.2。图 4.2型腔分布4.3成型零件结构设计4.3.1模具成型零件的工作尺寸计算按平均收缩率法进行计算，公式如以下7：（1）凹模（型腔）內形尺寸：L凹L塑1+k-34+3（4.1）式中：L凹型腔內形尺寸，mm；L塑塑件外径尺寸，mm；k塑料平均收缩率，%，取0.5%；模具制造公差，按IT9级公差选取而精度要求不高的塑件按（1/31/6）选取，此处选1/3。塑件公差，此值查塑料公差表；所以型腔尺寸如下：L1801+0.005-340.86+0.86380.78 0+0.29L2281+0.005-340.50+0.50328.75 0+0.17L3371+0.005-340.56+0.56336.76 0+0.19毕业设计（论文）型腔深度的尺寸计算：h凹h塑1+k-23+3（4.2）式中：h凹凸模/型芯高度尺寸，mm；h塑为塑件內形深度尺寸，mm；、k含义如（4.1）式中。h1281+0.005-230.50+0.50327.81 0+0.17 h2151+0.005-230.30+0.30314.86 0+0.10型腔二维图三维图如图4.3。（a）型腔板二维图主视图（b）型腔板二维左视图（d）型腔板三维图背面（c）型腔板三维图正面图 4.3型腔（2）凸模（型芯）外形尺寸计算：L凸L塑1+k+34-3（4.3）式中：L凸凸模/型芯外形尺寸，mm；L塑塑件內形尺寸，mm；、k含义如（4.1）式中。所以型芯的尺寸如下：L1761+0.005+340.86-0.86377.03-0.29 0L241+0.005+340.24-0.2434.2-0.08 0 L2131+0.005+340.28-0.28313.3-0.09 0型芯的二维三维如图4.4。（a）型芯二维主视图（b）型芯二维左视图（d）型芯三维背面图（c）型芯三维正面图图4.4型芯型芯的深度尺寸计算：h凹h塑1+k+23-3（4.4）式中：h凹凸模/型芯高度尺寸，mm；h塑塑件內形深度尺寸，mm，即塑件的实际內形深度尺寸；、k含义如（4.1）式中。型芯的高度为：h141+0.005+230.24-0.2434.18-0.08 0h211+0.005+230.20-0.2031.14-0.07 0h361+0.005+230.24-0.2436.19-0.08 0抽芯机构斜顶杆二维三维图4.5。（a）斜顶杆二维图（b）斜顶杆三维图图4.5斜顶杆5 导向机构设计5导向机构设计5.1导向机构的作用导向机构是保证塑料注射模具的动模与定模合模时正确定位和导向的重要零件，通常采用导柱导向，主要零件包括导柱和导套。具体作用有以下几点15：（1）定位作用；（2）导向作用；（3）承载作用（4）保持运动平稳作用。5.2导柱、导套设计导柱导向是指导柱与导套（导向孔）采用间隙配合使导柱在导套（导向孔）内滑动，配合间隙一般采用H7/f6级配合。5.2.1导柱的设计本模具采用加油槽的带头导柱，根据GB4169.4-84选用直径为25mm长度为200mm的导柱。其示意图6.1如下：（a）二维图（b）三维图图 5.1导柱5.2.2导套设计由于导柱已选定所以可查的与之相配的导套。为了使导柱进入导套比较顺利，在导套的前段倒一圆角R。根据导柱选择直径为25mm的导套，其结构如图5.2和图5.3.（a）导套1二维图（b）导套2三维图（a）导套2二维图（b）导套1三维图图 5.2导套1图 5.3导套26 脱模机构设计6脱模机构的设计6.1脱模力的计算经过注射机的高压注射塑料在模具内冷却定型，此时塑料收缩将型芯包紧，这一包紧力是开模后塑件脱出时所必须克服的，此外还有不通孔带来的大气压力，塑料及型芯的粘附力，摩擦力及机构本身运动时所产生的摩擦阻力。开始脱模时的瞬时阻力最大，称为初始脱模力。脱模力的计算一般总是计算初始脱模力。塑件的脱模力计算公式如下所示8。FpAfcos-sin（6.1）式中F脱模力，N；p单位面积塑件对型芯的正力，Pa，一般取（4.4811.76）MPa；A塑件包紧型芯的侧面积，m2；f塑件与模体刚才的摩擦系数，一般去0.10.3；脱模斜度，取5.36。A2rl23.1440266.531103 mm2F101066.531030.2cos5.36-sin5.366408N6.2简单脱模机构在所有模具的脱模机构中，简单脱模机构是最常用的一种形式，即在动模一边施加一次顶出力，就可将塑件从模具中脱出的机构20，本模具方案采用顶杆脱模机构。图 6.1顶杆1（b）顶杆1三维图（a）顶杆1二维图顶杆的形状多种多样，最常见的是截面为圆形的圆形顶杆。其尺寸可参照GB4169.1-1984。本模具采用顶杆为截面为圆形的圆形顶杆如图6.1，特殊顶杆如图6.2。毕业设计（论文）图 6.2顶杆2（b）顶杆2三维图（a）顶杆2二维图6.2.1顶杆强度的计算（1）圆形推杆直径d的计算公式如下。d=(642l2n3EQ)14（6.2）式中圆形推杆直径，mm；推杆长度系数0.7；推杆长度，mm；推杆数量；推杆材料的弹性模量，N/cm2，钢；总脱模力，N；计算得d640.721352203.1432.11076408143 mm（2）推杆应力校核=4Qnd2s (6.3)式中推杆应力，N/cm2；s推杆钢材的屈服极限强度，N/cm2；46408203.143245.35s即推杆满足要求。6.3复位装置脱模机构将塑件脱模后，在进行下一次成型前，除推板脱模机构以外，必须先行回到初始位置，顶杆与侧向抽出型芯之间会相互干扰，这就更要求顶出机构必须在闭模前回到初始状态13。（b）复位杆三维图（a）复位杆二维图本模具采用复位杆复位。复位杆结构形式如图6.3所示。图 6.3复位杆7 抽芯机构设计7抽芯机构设计本模具采用斜滑块机构进行侧向分型与抽芯。斜滑块侧向分型与抽芯的特点是利用推出机构的推力推动斜滑块斜向运动，在塑件被推出脱模的同时由斜滑块完成侧向分型与抽芯动作14。由于该塑件有内侧凹孔，故该塑件必须有内侧抽芯机构。结构如图7.1所示。图7.1内侧抽芯1推杆固定板 2.T型滑槽 3.斜导杆 4.型芯固定板 5.型芯 6.型腔 7.塑件 8和 9.顶杆抽芯机构的简单运动过程：模具在分模时型腔6与动模分开，动模继续运动，直到顶出机构顶到推板1，推板1与T型滑槽2和顶杆8，9连接，推动斜顶杆3和顶杆8，9，斜顶杆3和顶杆8，9推出塑件7，而斜顶杆3为内侧抽芯，此内侧抽芯与塑件推出同时进行。8 冷却系统设计8冷却系统设计该塑件体积比较小，所以水道采用直水道直径为6mm，其分布如下图8.1：图 8.1冷却管道分布（a）冷却管道分布俯视图（c）冷却管道分布左视图（b）冷却管道分布主视图9 塑料模具用钢9塑料模具用钢本模具所用钢材及热处理如下表9.1所示。表9.1本模具所用钢材及热处理20零件名称主要性能要求材料热处理浇口套定位环耐磨性T8A淬火+低温回火导柱导套表面耐磨，心部有一定韧性T8A渗碳+淬火+低温回火淬火+低温回火顶杆拉料杆头部耐磨，杆部有一定强度45局部淬火+低温回火螺钉等一般强度45正火固定模板、垫板一般强度45正火型芯、型腔等成型零件高精度、高抛光性、高寿命 40Cr调质处理10模具装配图及工作过程10模具装配图及工作过程10.1模具装配二维图如图10.1。图10.1模具装配图1.动模固定板 2.内六角螺钉1 3.垫块 4.推杆支撑板 5.推杆固定板 6.3顶杆1 7.型芯固定板8.内六角螺钉2 9.型芯 10.水路 11.塑件 12.开闭器13.型腔14.型腔固定板 15.内六角螺钉3 16.推料板 17.定模座板 18.导套2 19.导套1 20.导柱 21.支撑钉 22.内六角螺钉4 23.滑块24.复位杆 25.弹簧 26.斜顶杆 27.3
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