灯座注射成型工艺及模具设计

1、毕业设计说明书设计题目: 灯座注射成型工艺及模具设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 2009年灯座模设计目 录1. 概述3 2. 塑件成型工艺规程的编制 32.1制品结构及成型分析 4 2.2塑件的工艺性分析 72.3确定成型设备选择与模塑工艺规程编制 92.4注射模的结构设计 112.5注射模设计的尺寸计算 162.6注射机有关参数的校核 212.7注射模主要零件加工工艺进行分析 213.设计总结254.致谢265.参考文献271、 概 述根据设计任务要求，本人选择了灯座这种大量生产的产品作为本设计（模具）拟生产的制品。本文分析了这种材料的性能要求、原料的选择、注射成型工艺、

2、注射成型设备、注射成型模具、工艺特性等问题, 该模具利用斜导柱抽芯机构及定模推出机构解决了带侧向凸起的塑件的脱模问题,模具结构紧凑,推出可靠,安装操作方便,成型塑件质量好,生产效率高。具体设计内容包括：根据制品要求，正确选定注射机型号，确定合理的模具设计总体方案，正确完成模具机构的设计计算，使用proe绘出模具总装配图及主要零部件图并生成工程图。2、塑件成型工艺规程的编制2.1制品结构及成型分析 图2-1制品外形及结构尺寸图2-2实体图2.2塑件的工艺性分析塑件的工艺性分析包括塑件的原材料分析，塑件的尺寸精度分析，塑件表面质量和塑件的结构工艺分析，具体分析如下：（） 塑件的原材料分析见下表表2

3、-11塑件的原材料分析塑料品种结构特点使用温度化学稳定性性能特点成型特点聚碳酸酯（），属于热塑性料线型结构非结晶型材料，透明小于130c,耐寒性好，脆化温度为-100c有一定的化学稳定性，耐碱，酯，酮等透光率较高，介电性能好，吸水性小，但水敏性强（含水量不得超过0.2），且吸水后会降解化学性能很好，冲击抗蠕变性能突出，但耐磨性较差熔融温度高（但超过330c才严重分解），但熔体黏度大流动性差（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；易产生应力集中结论熔融温度高且熔体黏度大，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

4、，一般在70120为宜，模具应用耐磨钢，并淬火水敏性强，加工前必须燥处理，否则会出现银丝、气泡及强度显著下降现象易产生应力集中，严格控制成型条件，塑件成型后退火处理，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（） 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5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：690 -0.86、1270 -1.28、700 -0.86、1700 -1.6、r50 -0.24、1370 -1.28、30 -0.2、80 -0.28、1330 -1.28。内形尺寸：64+0.74

5、0、63+0.47 0、114+1.14 0、121+1.28 0、r2+0.2 0、60+0.74 0、32+0.56 0、30+0.50 0、8+0.28 0123+1.28 0、164+1.6 0、131+1.28 0。孔尺寸：10+0.32 0、12+0.32 0、137+1.28 0、164+1.6 0、4.5+0.24 0、2+0.2 0、5+0.24 0。孔心距尺寸：34+0.28 -0.28、96+0.05 -0.05、150+0.57 -0.57。（） 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ra0.4 um。而塑件内部没有较高的表面

6、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，如12、4-10、4-4.5、4-5，它们均符合最小孔径要求。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。综上所述，该塑件可采用注射成型加工。2.3确定成型设备选择与模塑工艺规程编制（1）计算塑件的体积 v200172.30mm3 (过程略）（2）计算塑件的质量计算塑件的质量是为了选择注射机及确定模具型腔数。根据有关手册查得=1.2kg/dm所以，塑件的质量为 w=v =2001272.301.210 =240.12g根据塑件的形

7、状及采用一模一件的模具结构，考虑外形尺寸、对塑件原材料的分析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：250（经第2.6节（2）注射参数校核，250不能满足闭合高度要求，故选500)。（） 塑件模塑成型工艺参数的确定 聚碳酸酯注射成型工艺参数见表1，试模时可根据实际情况作适当整。表2-12聚碳酸酯注射成型工艺参数工艺参数规格工艺参数规格预热和干燥温度t：110120成型时间/s注射时间2090时间：812h保压时间05料筒温度t/后段210240冷却时间2090中段230280总周期40190前段240285螺杆转速n（r/min）28喷嘴温度t/240250后处理方法红外线灯

8、模具温度t/70（90）120温度t/鼓风烘箱100110注射压力p/mpa80120时间/h812（4） 填写模塑成型工艺卡 灯座模塑工艺见表2-13表2-13灯座模塑工艺卡塑料注射成型工艺卡片资料编号车间共页第页零件名称灯座材料牌号pc设备型号装配图号材料定额每模件数件零件图号单件质量240.20g工装号 零件草图 材料干燥设备温度/时间/h料筒温度后段/中段/前段/喷嘴/模具温度/（）时间注射/s保压/s冷却/s压力注射压力/mpa背压/mpa后处理温度/鼓风烘箱时间定额辅助/min时间/h单件/min检验编制核对审核组长车间主任检验组长2.4注射模的结构设计注射模结构设计主要包括：分型

9、面的选择，模具型腔数目的确定及型腔的排列，浇注系统设计，型芯，型腔结构的确定，推件方式，侧抽芯机构设计，模具结构零件设计等内容。（1）分型面的选择 该塑料为灯座，外形要求美观，无斑点和熔接痕，表面质量要求较高。要选择分型面时，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，在两种分型面的选择方案。其一，选塑件小端底平面作为分型面，如图2-3（a）所示；选择这种方案，侧面抽芯机构设在定模部分，模具结构需用瓣合式，这样在塑件面会留有熔接痕，同时增加了模具结构的复杂程度。其二，选塑件大端底平面作为分型面，如图2-3（b）所示，采用这种方案，侧面抽芯机构设在动模部分，模具结构也

10、较为简单。所以，选塑件大端底平面作为分型面较为合适。(a)(b)图2-3分型面的选择（2） 型腔数目的确定及型腔的排列 由于该塑件采用的是一模一件成型，所以，型腔布置在模具的中间。这样也有利于浇注系统的排列和模具的平衡。（3）浇注系统的设计主流道设计。根据手册查得xs-zy-500型注射机喷嘴的有关尺寸。喷嘴球半径：r0=18mm喷嘴孔直径：d0=4mm根据模具主流道与喷嘴的关系：r=r0+（12）mm, d=d0+0.5mm取主流道球面半径：r=20mm取主流道的小端直径：d=4.5mm为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为13。经换算得主流道大端直径d=12mm。同时

11、为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计r=5mm的圆弧过渡。 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r=6mm。 浇口设计。a浇口形式的选择。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。根据对该塑件结构的分析及已确定的分型面的位置，可选择的浇口形式有几种方案，其分析见表2-14。表2-1

12、4浇口形式的选择类型图示特点潜伏式浇口它从分流道处直接以隧道式浇口进入型腔。浇口位置在塑件内表面，不影响其外观质量。但采用这种浇口形式增加模具结构的复杂程度轮辐式浇口它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盘形浇口它具有料流同时前进，旱灾料均匀，不易产生熔接痕，排气条件好等优点，但是浇口凝料去除较困难。此外，模具结构设计也不易实现点浇口又称针浇口或菱形浇口。采用这种浇口，可获得外观清晰，表面光泽的塑件。在模具开模时，浇口凝料会自动拉断，有利于自动化操作。由于浇口尺寸较小，浇口凝料去除后，在塑件表面残留痕迹也很小

13、，基本上不影响塑件的外观质量。同时，采用四点浇口进料，流程短而进料均匀。由于浇口尺寸较小，剪切速率会增大，塑料黏度降底，提高流动性，有利天充模。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综合对塑料成型性能，浇口和模具结构的分析比较，确定成型该塑件的模具采用点浇口形式。b,进料位置的确定。根据塑件外观质量的要求以及型腔的安放方式 ，进料位置设计在塑件底部。 型芯，型腔结构的确定 型芯，型腔可采用整体式或组合式结构。 整体式型腔是直接在型腔板上加工，有较高的强度和刚度。但零件尺寸较大时加工和热处理都较困难。整体式型芯结构牢固，成型塑件质量好，但

14、尺寸较大，消耗贵重模具钢多，不便加工和热处理。整体式结构适用于形状简单的中小型塑件。 组合式型腔是由许多拼块镶制而成，机械加工和热处理比较容易，能满足大型塑件的成型需要。组合式型芯可节省贵重模具钢，便于机加工和热处理，修理更换方便。同时也有利于型芯冷却和排气的实施。 由于该塑件尺寸较大，最大可达170mm，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，在型腔的底部大面积镶拼结构。考虑模具温度调节，型芯采用整体结构。推件方式的选择 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。其推出机械可采用推块推出或推杆推出。其中，推块推出结构可靠，顶出

15、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械。 侧抽芯机构设计 该塑件上有内结构，它垂直于脱模方向，阻碍成型后塑件从模具中脱出。因此，成型部分的零件必须做成活动的型芯，即设置抽芯机构。根据塑件结构有两种选择方案。其一，采用滑块导滑的斜滑块公型抽芯机构，如图2-4所示。其二，采用斜杆导滑的分型抽芯机构。 因塑件侧抽芯距较小，且采用滑块导滑的斜滑块公型抽芯机构模具结构较采用斜杆导滑的分型抽芯机构模具结构安装调整简单，故选择导滑的斜滑块分型抽

16、芯机构。（a） 标准模架的选择 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。灯座注射模具见图2-5。图2-5 灯座模2.5注射模设计的尺寸计算（1）成型零件尺寸计算 该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算。查有关手册得pc的收缩率为q=0.50.7，故平均收缩率为s=0(0.5+0.7)/2=0.6=0.006,根据塑件尺寸公差取z=/4。成型零件尺寸计算见表2-15。表2-15型腔、型芯主要工作尺寸计算已知条件：平均收缩率scp=0.006；模具制造公差取z=/4类别零件图号模具零件名称塑件尺寸计算公式型腔或型芯工作尺寸型腔的计算件25导滑板（型腔1）小端对应的型腔690 -0.

17、86lm=(ls+lsscp%-3/4)+z 068.77+0.22 0700 -0.8669.78+0.22 0内对应的型芯114+1.14 0lm=(ls+lsscp%+3/4)0 -z115.540 -0.29121+1.28 0122.680 -0.32件22型腔板大端对应的型腔1270 -1.28lm=(ls+lsscp%-3/4)+z 0126.8+0.32 01290 -1.28128.8+0.32 01370 -1.28136.86 +0.32 01700 -1.6169.82+0.4 080 -0.28hm=(hs+hsscp%-2/3)0 -z7.86 +0.7 01330

18、 -1.28132.94 +0.32 0型芯的计算件7型芯大型芯63+0.74 0lm=(ls+lsscp%+3/4)0 -z63.9 0 -0.1864+0.74 064.90 -0.18123+1.28 0124.690 -0.32131+1.28 0132.740 -0.32164+1.6 01660 -0.4件11型芯（2）件6型芯（5）件7型芯（12）件24型芯（10、4.5）小型芯2+0.2 0lm=(ls+lsscp%+3/4)0 -z2.160 -0.055+0.24 05.210 -0.0612+0.28 012.280 -0.0710+0.28 010.270 -0.074

19、.5+0.24 04.7+0.24 05+0.24 0hm=(hs+hsscp%+2/3)0 -z5.210 -0.062.25+0.2 02.390 -0.04孔距型孔之间的中心距34028cm=(cs+csscp%)+z/8 -z/834.20+ -0.035960.5096.58+ -0.0621500.57150.9+ -0.071(2)确定抽芯机构零件尺寸计算抽芯距的计算 s抽=h+(23)mm=(121-114)/2+2.5=6mm其中：h为凸台高度，（23）mm为抽芯安全系数。滑块倾角的确定。斜滑块倾角是机芯机构的主要技术数据之一，它与塑件成型后能否顺利取出以及推出力、推出距离有

20、直接的关系。本例抽芯距较小，选择a=10。确定斜滑块尺寸。斜滑块在件25导滑板（型腔1）中导滑，根据塑件尺寸需要，件25导滑板（型腔1）的高度设计为85mm，斜滑块在件25导滑板（型腔1）中能导滑的行程40mm（考虑限位螺钉的安装尺寸和推出行程），见图2-6，校核实际抽芯距s抽实=tana40=tan1040=0.17640=7.04mms抽满足抽芯距要求斜滑块的尺寸见图。（3）注射模具部分零件设计 图2-6 导滑板（型腔1） 材料crwmn 热处理：5860hrc图2-7 大型芯 材料：p20 热处理：3035hrc2.6注射机有关参数的校核（1）模具闭合高度的确定和校核模具闭合高度的确定。

21、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=35mm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型+h固+h流+h定 =85mm+35mm+65mm+93mm+25mm+25mm+45mm =373mm（2）模具安装部分的校核 该模具的外形尺寸为365315，xs-zy-250型注射机模板最大安装尺寸为598520，故能满足模具安装要求。由于xs-zy-250型注射机所能允许模具的最小厚度为=165，最大厚度=350，即模具闭合高度不满足hminhhmax

22、安装条件。所以，另选注射机xs-zy-500型，即可满足模具安装要求。（3） 模具开模行程校核 经查资料注射机xs-zy-500型的最大开模行程s=500，满足下式计算所需的出件要求sh1+h2+a+(510)mm=40+133+95+7=275mm此外，由于侧分型抽芯距较短，不会过大增加开模距离，注射机的开模行程足够，经验证明，xs-zy-500型注射机能满足使用要求，故可以采用。根据校核结论，将xs-zy-500填入表2-13模型工艺卡。2.7注射模主要零件加工工艺进行分析在此仅对型腔板、型芯的加工工艺进行分析。（） 型腔板的加工工艺过程 见表2-16。表2-16型腔板的加工工艺过（图号2

23、2）序号工序名称工序内容0备料棒料1锻造320mm320mm98mm2热处理退火3铣铣面至尺寸315.5mm315.5mm93.5mm、对角尺4平磨磨面至尺寸315mm315mm93mm，保证上下平成与四平成互相垂直，垂直度为0.01mm/10mm、对角尺5钳以上下平面及一对相互直的侧基面为基准划各孔中心线6车（镗）车型腔孔，并按图纸要求加工出的169.82mm, 136.86mm, 128.8mm, 126.8mm孔（留0.05mm磨量）7钻钻2-9绞孔，锪两沉头孔2-15，留出0.5mm的精加工余量用深孔钻钻14的孔，冷却水孔到满足要求8钳与件2，19，21，25配作，钻绞4-30的孔，锪

24、4-36的沉头孔到满足要求，并留出0.5mm的精加工余量与件2，3，19，21，25配合钻绞孔到满足要求与件25，26，14配合钻铰4-16.8的孔，同时按图上要求加工出的孔，留出0.5mm的精加工余量配钻8-m12螺纹底孔，并攻丝到满足要求按拉块位置钻2-m10螺纹底孔，并攻丝到满足要求9淬火淬火回火达3035hrc10平磨磨上下面11磨磨4-14,2-9, 169.82mm, 136.83mm, 128.8mm, 126.8,2-15各孔到满足要求12电化学处理研型腔ra0.1m并镀铬抛光(2) 型芯的加工工艺过程表2-17 型芯的加工工艺过程（图号7）序号工序名称工序内容1下料2锻锻造成

25、147mm168mm3热处理退火4车粗车型芯顶部端面，粗车外圆面至尺寸12.53.2,6559.5,12531.5,13357.5调头型芯底部至139mm半精车型芯顶部至12.153，倒r2圆角，车锥面达小端64,大端65，长60，车锥面,达小端122.9，大端124.9，长32,车锥面,达大端为132.9长30，车外圆达133.5，车底端达138.55.5钻80圆孔的预孔及40底锥孔，镗80+0.076 0圆孔留磨量0.5，孔深80，留磨量0.2mm切达图纸要求，小径100,深2.4mm5钳画各装配孔中心线6钻钻、铰2-2孔，留研磨量0.01mm钻、铰4-5孔，留研磨量0.01mm7热处理淬

26、火，回火，达到3035hrc8磨磨型芯各端面及外圆和80+0.076 0的孔，其中外圆与工作端面，即ra0.2m的表面，留钳工研磨0.02mm（按图纸最终尺寸加工）9钳研磨2-2,4-5孔达图样要求研磨型芯外圆面10化学热处理镀铬抛光（3）总体装配图（图示2-8）3、设计总结时间就如白驹过隙。转眼间，整整十五周的毕业设计已经接近了尾声，认真回顾整个设计过程，感觉自己在手忙脚乱中成长了许多。在这次设计中，它要求我们把以前所学的全部专业知识加以综合应用，把理论向实际转化，从而使我对所学的各科知识有了更加系统的认识，这不仅让我知道了要学以致用，还为以后的学习和工作奠定了良好的基础。我的毕业设计课题是

27、用以pro/e为应用软件而做的灯座注射模设计，在整个设计过程中大都是边学习边设计的。根据灯座模塑件的特点，它的外形要求美观，无斑点和熔接痕，表成质量要求较高，所以尽量使模具结构简单，但因塑件有内凸结构采用侧抽芯机构。又因在一台注射机一个操作人员的条件下能使产量根据层数成倍增加，可以极大地提高生产效率和设备利用率，并能节约生产成本和人力资源。在说明书中介绍了模具的结构特点及工作原理，计算并校核了模具的相关参数。本模具一次成型一套制品，提高了生产效率。通过本次毕业设计,不仅使自己将理论知识与实际模具设计有机的结合了起来，进一步熟悉了模具设计的整个操作过程，而且使自己的设计更加规范化。还熟练的掌握了cad、pro/e等软件，同时培养了自己分析问题、解决问题的能力。由于实际经验不足，又是第一次次