灯座塑料模具设计教学提纲.doc

灯座塑料模具设计

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灯座塑料模具设计
【设计题目】
零件名称：灯座。
设计要求：大批量生产，未注公差取MT5级精度，塑料原材料为聚碳酸酯PC，要求设计灯座模具。

摘要 （略）对全文内容进行简要概括,字数应该控制在150～200字左右。

关键词 （略）3～5左右

1 引言

日用品，有时采用精度和强度不太高的塑料传动，由于塑料具有可塑性强，密度小、比强度高、结缘性、化学稳定性高、外观多样的特点，因而受到越来越多的厂家及人民的喜爱。塑料工业是新兴的工业，是随着石油工业的发展而应而生的，目前塑料制件几乎已经进入一切工业部门以及人民日常生活的各个领域[1]。随着机械工业电子工业，航空工业、仪器仪表工业和日常用品工业的发展，塑料成型制件的需求量越来越多，质量要求也越来越高，这就要求成型塑件的模具的开发，设计制造的水平也须越来越高。本文也就对日用品中的灯座模具设计过程进行阐述。

2 塑件的工艺性分析

2.1 塑件的原材料分析
聚碳酸酯PC的结构特点是：线型结构非结晶型材料，透明；使用温度：小于130℃，耐寒性好，脆化温度-100℃；化学稳定性：有一定的化学稳定性，不耐碱、酮、酯等；性能特点：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。力学性能很好，抗冲击抗蠕变性能突出，但耐磨性较差；成型特点：熔融温度高（超过3300C才严重分解），但熔体粘度大，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[2]。
根据上面的原材料的特点再结合所制造塑件的形状得到以下结论：
1．熔融温度高且熔体粘度大，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70～1200为宜，模具应用耐磨钢，并淬火。
2．水敏性强，加工前必须干燥处理，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，塑件成型后需退火处理，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°。
2.2 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： （略）
孔尺寸： （略）
孔心距尺寸： （略）
2.3 塑件表面质量分析
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Ra0.4μm。而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。
2.4 塑件的结构工艺性分析
（1）从图纸上分析，该塑件的外形为回转体，壁厚均匀，且符合最小壁厚要求。（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。
结论：综上所述，该塑件可采用注射成型加工。
2.5 确定成型工艺参数
查阅相应的表格得出工艺参数见下表，试模时可根据实际情况作适当调整。

表2.1 成型工艺参数

聚碳酸脂
预热和干燥
温度t/℃110～120
成型时间
注射时间
20～90
时间τ/h8～12
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·min-1)
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/Ma
80～130
时间r/h
8～12

3 成型零部件的设计

3.1 型腔尺寸的确定
型腔可采用整体式或组合式结构。由于该塑件尺寸较大，最大达φ170mm，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，型腔的底部大面积镶拼结构。
查有关手册[3]得PC的收缩率为Ｑ=0.5％～0.7％，故平均收缩率为：Scp=（0.5+0.7）％／2=0.6％=0.006，根据塑件尺寸公差要求，模具的制造公差取Z=Δ／3。

表3.1 型腔尺寸

已知条件：平均收缩率SCP =0.006mm；模具的制造公差取Z=Δ／3。
类别
零件图号
模具零件名称
塑件尺寸
计算公式
型腔工作尺寸
型腔的计算
件25
导滑板（型腔1）
小端对应的型腔
φ690-0.86
Lm=（Ls+LsScp%-3/4Δ）0+ðZ
φ68.770+0.22
φ700-0.86
φ69.780+0.22

3.2 型芯尺寸的确定
型芯型腔可采用整体式或组合式结构。考虑模具温度调节，型芯采用整体式结构。

表3.2 型芯尺寸

已知条件：平均收缩率SCP =0.006mm；模具的制造公差取Z=Δ／3。
类别
零件图号
模具零件名称
塑件尺寸
计算公式
型芯工作尺寸
型腔的计算
件25
导滑板（型腔1）
内凸对应的型芯
φ1140+1.14
lm=（ls+lsScp%+3/4Δ）0-ðZ
φ115.540-0.29
φ1210+1..28
φ122.680-0.32

4 浇注系统的设计

4.1 分型面的选择
在选择分型面时，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，有两种分型面的选择方案。

图4.1 图4.2

图4.1小端为分型面, 图4.2大端为分型面。本文采用图4.2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。
4.2 确定浇口形式及位置
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。浇口位置在塑件内表面，不影响其外观质量。可以采用潜伏式浇口，但采用这种浇口形式增加了模具结构的复杂程度。

图4.3 潜伏式浇口

点浇口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。

图4.4 点浇口

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。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。

图4.5 针浇口或菱形浇口
综合对塑料成型性能和浇口的分析比较，确定成型该塑件的模具采用点浇口形式。
4.3 设计主流道及分流道形状和尺寸
4.3.1 主流道设计
根据手册查得xs-zy-250型注射机喷嘴的有关尺寸：
喷嘴球面半径R0=18mm
喷嘴孔直径：d0=φ4mm
根据模具主流与喷嘴的关系：
R=R0+(1～2)mm
d=d0+0.5 mm

图4.6 主流道

4.3.2 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。查有关手册得流道半径R=5mm。

图4.7 分流道

5 推出机构的设计

5.1 推杆的设计
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。推出机构可采用推块推出或推杆推出。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构。
5.2 侧抽芯机构的设计
抽芯距的计算
S抽=h+(2～3)=（121-114）/2+2.5 =6mm
滑块倾角的确定
本例抽芯距较小，选择α=10°。
确定斜滑块尺寸
斜滑块在件25导滑板中导滑，导滑板的高度设计为85mm，
斜滑块在件25导滑板中能导滑的行程40mm（考虑限位螺钉的安装尺寸和推出行程）。
S实际=tga×40= tg10×48=0.176×40=7.04 mm> S抽
满足抽芯距要求。

图5.1 斜滑块抽芯

图5.2 斜销抽芯

6 注射机的选择

6.1 计算塑件的体积和重量
1 计算塑件的体积：V=200172.30ｍｍ3（过程略）
2 计算塑件的重量：根据有关手册查得ρ=1.2Kｇ·ｄｍ3
所以，塑件的重量为：W=ρV＝200172.30×1.2×10-3＝240.20ｇ
根据塑件形状及尺寸采用一模一件的模具结构，考虑外形尺寸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。
6.2 模具闭合高度的确定和校核
6.2.1 模具闭合高度的确定
根据标准模架各模板尺寸及模具设计的其他零件尺寸：
定模座板H定=45mm，压板H压=25mm，
型芯固定板H固=25mm，型腔板H型=93mm,
凹模镶块H凹=65mm,垫板H垫=35mm，模脚H模=85mm
模具闭合高度：
H闭=H足+H动+H导+H型+H固+H流+H定
=85mm+35mm+65mm+93mm+25mm+25mm+45mm
=373mm
6.2.2 模具安装部分的校核
该模具的外形尺寸为365mm×315mm ，XS-ZY-250型注射机模板最大安装尺寸为598×520，故能满足模具安装要求。
XS-ZY-250型注射机所允许模具的最小厚度为Hmin=165mm，最大厚度Hmax=350mm即模具不满足Hmin≤H≤Hmax的安装条件。
所以，另选注射机XS-ZY-500，即可满足模具安装要求。
6.3 模具开模行程校核
经查资料型注射机XS-ZY-500的最大开模行程s=500mm,满足下式计算所需的出件要求：
s>=H1+H2+a+(5～10)mm
=40+133+95+7
=275mm
此外，由于侧分型抽芯距较短，不会过大增加开模式距离，注射机的开模行程足够。
经验证XS-ZY-500型注射机能满足使用要求，故可以采用。

7 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。

图7.1 模架

7 结论
（略）

注：此处应该从论文写作过程即模具设计过程中遇到了哪些问题，采用了什么方法进行解决，通过本篇论文的写作所获得心得等方面进行总结。（字数应在300字左右）

【参考文献】

[1] 王志明，姚来根，李书绅等. 塑料制品在日常生活中的重要性[J]. 成都航空职业学院学报，2003，23（3）：156-162
[2] 施梅梧，姚穆. 塑料的品种及特性[J]. 西北纺织工学院学报，2001，15（2）：29-32
[3] 齐卫东. 塑料模具设计与制造[M]. 北京：高等教育出版社，2004：1

致 谢

注：此处应该对论文写作过程中得到哪些老师、同学或同事等人的帮助予以道谢。（字数应在100字左右）

附 图

注：此处要将非标准的零件图和模具装配图附在此处。（零件图要用A4纸，装配图用A2纸，可以电脑绘图，也可以手绘）。

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