摘 要
指示灯罩是生活和工业中比较常见的小型零件。本次课题是以指示灯罩为对象来对注塑模具进行设计，该指示灯罩具有螺纹和凸面结构。首先对成型塑件进行工艺性分析并绘制出塑件的CAD图形，通过计算注射压力、锁模力等相关参数来确定注塑机的型号，然后进行模具设计，根据塑件来确定分型面的结构及位置，接着设计出模具所需的浇注系统、温度调节系统、排气系统、合模导向机构以及推出机构。接下来对模具的部分零件进行设计和相关尺寸的计算，最后对注塑机进行校核，并用CAD绘制出模具装配图和零件图。
关键词：注塑成型；结构设计；CAD；注塑机；零件设计
1. 引言
1.1 模具的研究背景
模具是我国国民经济的基础工业，是制造业的重要基础工艺装备，随着社会的不断进步、经济的不断发展，各种各样的商品的生产都依赖与模具的多样化。
随着时代的发展，开始出现弊端，人类已不满足与拥有简易的机械，开始有简到繁，功能也从单一变为繁琐，所以需要拥有各种指示灯进行分类与区别。而指示灯一般都很小，易破损，所以通常会按上一个灯罩进行保护。塑料件因其可透明性、韧性好、强度高、价格便宜等优点，所以一般可用于塑料灯罩的制作。即大大降低了生产成本也使得使用者更好的利用。
1.2 模具的研究方向
模具制造已成为当代制造业的重要组成部分。具体表现在其精密的成形技术、精密的加工技术、高效率的生产等多方面优点。
而兴新材料比如有机高分子材料、合金等已经成为当代热门主题。模具中有一种模具为注塑型模具，注塑就是类似医生的打针方式，将塑料加热变成熔体后注入事先设置好的模具型腔，冷却后得到相应的产品或零件。
1.3 CAD软件介绍及功能概述
为了提高生产效率，减少生产中的损失。现代模具制造技术正在朝信息化驱动、敏捷化制造及系统化集成的方向发展。具体表现在模具的CAD技术。
CAD软件全名Auto CAD,是当代常见的制图软件，制图的方面广泛，例如：
1.服装设计；
2.水电工程图；
3.建筑设计；
4.塑件及模具设计等。
CAD不仅支持多硬件设备，也支持多种操作平台，具有很好的通用性和易用性。
1.4设计的思路步骤
1.设计前的准备
熟悉塑件、包括塑件的几何形状、表面质量、使用要求以及塑件使用的材料及其性质；
2.了解塑件的工艺性。
（1）塑件概括，塑件所用的塑料概括
（2）所选的注塑机的主要技术参数、相关尺寸、功率等；注塑的成型条件，如温度、压力、速度、锁模力等。
3.设计注塑模具结构的步骤
（1）选择分型面。
（2）确定浇注系统、脱模方式、顶出机构。调温系统结构、排气形式等。
（3）决定注塑模的主要尺寸，选用标准模架，绘制模具草图，校核模具与注塑机的有关尺寸，绘制模具装配图。
（4）绘制模具零件图，应尽量学用标准件，最后进行复核图纸。
2 塑件制品的工艺性分析及注塑设备的选择
2.1 塑件的分析
塑件选取的材料为PMMA,生产批量为 20 万件，生产出的塑件应保证外表光滑，无飞边，无熔接痕等,指示灯罩的二维及三维图形如图2-1、2-2所示：
塑件总高度为36mm，内部中空，凸面的最大直径为16mm。塑件的壁厚为2.5mm，塑件不允许有裂纹和变形缺陷。
2.2 成型制品的工艺性分析
2.2.1材料分析：
物理性质：1.透明度高；2.易染色；3.质轻高韧。化学性质：1.化学稳定性；2.无毒。用途上；.照明用具，例如信号灯、路标、生活中的各种灯具；
2.2.2结构分析：
从零件图分析，该零件总体结构为圆环状，并有一部分带有外螺纹且需要塑件透光性好，半球面不允许有任何成型缺陷，这就为脱模增加难度，从塑件壁厚来看，总的来讲塑件壁厚变化比较均匀，有利于成型。
2.2.3塑件壁厚分析：
壁厚过小，会造成充填阻力增大，特别对于大型件、复杂制件将难于成型。所以塑件制件规定有最小壁厚值。
2.2.4脱模斜度分析：
脱模斜度在本次设计中非常重要，这关系到塑件制品能否顺利脱模，由于本次设计的塑件较小，所以选择的脱模斜度为 1°。
2.2.5表面粗糙度分析：
本设计中的球面部分的表面粗糙度要求0.4um，其余为1.6um。
2.2.6尺寸精度分析
该制品的外表要求光滑、无毛刺，球面部分要透光性能好，是比较容易实现生产的。通过以上分析可知，制品的总体要求不是很高，加工和成形都可以得到保证。因此得知塑件精度等级为MT3，未注尺寸都是按照这一精度查取的，属于一般的精密的塑件。
下表2-3为PMMA塑料主要的性能指标。
2.4设备的选择
2.4.1估算塑件体积质量
下图2-4为指示灯罩的三维模型
由表2-3可知：PMMA密度（g.cm-3）1.18，通过UG对塑件进行体积测量可得出体积V=7647mm³，
所以质量M：
M=7647×1.18=9.02g 式（2-1）
2.4.2 注塑机选择
1. 最大注塑量
根据实际情况，注塑机的实际注塑量是理论注塑量的80%左右，即有：
Vs≤aV1 式（2-2）
式中:V1-理论注塑容量，cm³ ;
Vs-实际注塑容量，g;
a-注塑系数，一般取值为0.8。
经计算可得实际注塑量
V=2×7647mm³十V流≈20cm³ 式（2-3）
2. 锁模力
锁模力是在成型时注塑机锁紧模具的最大力。
(nA1+A2)Pm≤F 式（2-4）
式中A1-制品在分型面上的投影
A2-浇注系统在分型面上的投影
F-注射机的额定锁模力
Pm-型腔内熔体的平均压力
设P取最大130MPa，查询零件得A1等于1252mm，A2等于181mm即:
F≥(2X1252+181)X130 式（2-5）
F≥349050N 式（2-6）
3. 根据计算，一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为20cm³。由于注射机的实际注塑量为 0.8 倍的理论注塑量，同时考虑零件的排布和零件高度，初步选择注射机SZ-100/60螺杆式注射机，下表2-4为注射机的相关参数：
2.5型腔数目的确定
该塑件的大批量生产需要模具拥有很高的寿命，使用寿命不少于60万次，塑件为指示灯罩，表面质量要求高。模具设计要合理，脱模要方便可靠，还要经济实用。根据塑件成型工艺分析，拟定方案如下：
（1）方案一：使用一模四腔，模具结构相对复杂，如果塑件存在外螺纹结构，不利于多腔脱模，型腔越多越容易损伤塑件。
（2）方案二：塑件在生产过程中一模能生产两个产品，模具机构相对简单，加工难度较小，同时对塑件的影响较小．
由于塑件存在外螺纹，一模四腔难以保证成型塑件生产的合格率，塑件容易损伤，不利于塑件的成型，而塑件结构比较单一，需要良好的透光性和凸面的光滑，所以不适合本次设计所需要的模具类型。一模两腔的模具相对简单，适合结构单一的塑件，而且塑件需要大批量生产，且高质量，不需要有多个工序来影响生产及生产合格率。一模两腔不仅价格便宜，经济适用，且结构简单又方便。
2.6塑件成型的基本过程
注塑成型是把塑料原料（一般添加一定配比的材料，添加剂，色素，油等）放入料桶当中，经过摩擦生热使物料加热溶化成为高粘度的流体，熔体用柱塞或螺杆作为加压工具，使得熔体通过喷嘴以较高的压力喷出，溶入模具的型腔中充满型腔，然后经过冷却和凝固阶段，而后从模具中脱出，成为塑料制品。
其注塑成型的过程可分为四步：
1.塑化过程:把塑料原料放入料筒当中，进行加热融化，等到所需要的熔体。
2.充模过程:将加热后的熔体通过注塑机的喷嘴以较高的压力喷进型腔当中，当型腔中的空气前全部排出后，则充模完成。
3.冷却凝固过程:充模完成后，利用冷却水来调控模温，是塑件能够顺利成型，成型后，再进行升温，是塑件制品能够顺利脱模。
4.脱模过程:加热一段时间后，利用脱模机构进行脱模。
由1至4形成了一个循环，就完成了一次成型。
结论
毕业设计即将结束,通过本次毕业设计,使我对对模具设计知识以及模具行业有了一定的认识,我个人也有了一定的提高,本次设计我选择了指示灯罩作为我的设计计课题。在设计期间,首先是应用软件的三维造型能力对塑料零件进行外形分析析。设计之初。先对塑件进行结构分析,以便合理逮择分型面,确定型腔数。
然后运用CAD软件进行2D排位设计,最终确定定模具的总体结构形式,使塑件能够顾利地成型和和脱模。还要根据塑件的材质、用途、结构和形状,合理选择浇注系统,使组件成型后达达到所要求的力学性能和外观表面。通过以上一系列的工作,对模具的尺寸设计,结构设计、注塑材科、制造工艺、制造方法去和行业要求等都有了较深的认识。
这就使我要有一定的实经验来进行指导。例如;模具制造工艺、制制造工具,制造要求等。塑料制品越来越丰事富,那么对模具的要求也越来越高,,所以我在毕业斤断便末所地加甄理论知识的学习,还要有充分地时间进行实际镀炼,同司时还要汇意不断地搜集好的模具纬构样式的资料,这样才能够提高我们的模具设计水平。在工作中中不断积累,不断吸收别人新的技术或者技巧,真正达到一个模具设计者的要求。
参考文献 略
基于CAD的指示灯罩的注塑模具设计
论文库：材料 时间：2025-06-24 08:40:50 点击：次
