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編 號 無錫太湖學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 題目： LED 導(dǎo)光柱注塑模具設(shè)計(jì) 信 機(jī) 系 模 具 設(shè) 計(jì) 與 制 造 專 業(yè) 學(xué) 號： 0923259 學(xué)生姓名： 謝兵兵 指導(dǎo)教師： 范圣耀（職稱：副教授） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） LED 導(dǎo)光柱注塑模 具設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容 除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機(jī)械 96 學(xué) 號： 0923259 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 無 錫 太 湖 學(xué) 院 信 機(jī) 系 模 具 設(shè) 計(jì) 與 制 造 專 業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 1、題目 LED 導(dǎo)光柱注塑模具設(shè)計(jì) 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是 LED 導(dǎo)光柱注塑模具設(shè)計(jì)，課題來源于無錫新區(qū) 某模具有限公司。其研究的內(nèi)容是電子產(chǎn)品中 LED 導(dǎo)光柱的注塑模具設(shè)計(jì)。 LED 導(dǎo)光柱主要起導(dǎo)光作用，它能夠使一切 LED 燈發(fā)光，透光度達(dá)到 98%。注塑模具在現(xiàn)代生活中的地位越來越高，因此對塑料模具質(zhì)量的要求 也越來越高，這就要求塑料模具的開發(fā)、設(shè)計(jì)與制造的水平也必須越來越高。 LED 導(dǎo)光柱在工廠生產(chǎn)中屬于大批量生產(chǎn)，故將要求我們精確設(shè)計(jì)出相應(yīng)的 塑料模具。 本課題的選擇主要有下面幾方面的依據(jù)： 1、塑料模具與自己的專業(yè)接近，完成該課題可對我們大學(xué)期間所學(xué)知 識進(jìn)行一次全面的專業(yè)訓(xùn)練，可以培養(yǎng)我們掌握如何運(yùn)用過去所學(xué)知識去解 決生產(chǎn)中實(shí)際問題的方法。 2、我在無錫一家模具廠實(shí)習(xí)，該廠正好生產(chǎn)導(dǎo)光柱，我對制件的尺寸 都有深入的了解，可以減少許多不必要的麻煩。 I 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 正確合理分析零件工藝用途及結(jié)構(gòu)； 理解并掌握注塑模具的原理； 了解注塑模具的各種結(jié)構(gòu)以及各自的特點(diǎn)； 能夠掌握注塑模具上各個部分的作用； 對于注塑模具設(shè)計(jì)，能夠掌握模具中各個部分的設(shè)計(jì)原則以及能夠合 理分析各因素對設(shè)計(jì)的影響； 熟練使用各種制圖軟件。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 96 班 姓名 謝兵兵 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學(xué)科組組長研究所所長 簽名 系主任 簽名 II 2012 年 11 月 12 日 摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是 LED 導(dǎo)光柱注塑模具設(shè)計(jì)。目前，塑料制件幾乎已經(jīng)進(jìn)入了 一切工業(yè)部門以及人民生活的各個領(lǐng)域。隨著工業(yè)塑料制件和日用塑料制件的品種和需 求量日益增加，這些產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短，因此對塑料的品種、產(chǎn)量和質(zhì)量都 提出了越來越高的要求，這就要求塑料模具的開發(fā)、設(shè)計(jì)與制造的水平也必須越來越高。 在現(xiàn)代塑料成型生產(chǎn)中，塑料制件的質(zhì)量與塑料成型模具、塑料成型設(shè)備和塑料成 型工藝這三項(xiàng)因素密切相關(guān)。在這三項(xiàng)要素中，塑料成型模具質(zhì)量最為關(guān)鍵，它最能反 映出整個塑料成型生產(chǎn)過程的技術(shù)含量及經(jīng)濟(jì)效益，它的功能是雙重的：賦予塑料熔體 以期望的形狀、性能、質(zhì)量；冷卻并推出成型的制件。 本文主要內(nèi)容是對 LED 導(dǎo)光柱注塑模具的成型部位、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、推出機(jī) 構(gòu)、排氣系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)等進(jìn)行詳細(xì)的分析、計(jì)算及設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，我們需要充 分考慮塑料變形、收縮率、排氣等各種因素的影響，使其滿足總體的設(shè)計(jì)要求。 關(guān)鍵詞：LED 導(dǎo)光柱；注塑成型；注塑模具；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 I Abstract My graduation thesis topic is LED guide beam injection mold design. Plastic parts almost go into all industrial sectors and the people of all areas of life today. With the variety and the demand of industrial plastic parts and plastic parts for daily use increasing, the product replacement cycles are getting shorter, which causes higher and higher demands for the plastic varieties, yield and quality, so the development of plastic mold design and manufacturing level should also grow. In modern injection molding production, the quality of the plastic parts is closely related to the three factors which include plastic mold, plastic molding equipment and plastic molding process. In these three elements, plastic mold quality is the most critical, it is best to reflect the technical content and economic benefits of the plastic molding production process, its function is twofold: making the plastic melt the desired shape, performance, quality ; cooling and launched the formed workpieces. This article main content is about a detailed analysis, calculation and design of the LED light guide forming parts of injection mould, pouring system, guide mechanism, institution, exhaust system and cooling system, etc. In the design process, we need to fully consider the plastic deformation, shrinkage rate, exhaust and other factors, making it satisfy the requirement of the overall design. Key words: LED guide beam; Injection molding; Injection mould; structural design. II 目 錄 摘 要 .III ABSTRACT .IV 目 錄 .V 1 緒論 .1 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 .1 1.1.1 本課題的研究內(nèi)容.1 1.1.2 本課題的意義 .2 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 .3 1.2.1 注塑模具國外研究現(xiàn)狀 .3 1.2.2 注塑模具國內(nèi)研究現(xiàn)狀 .3 1.2.3 注塑模具發(fā)展趨勢.4 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 .4 2 塑料制件的工藝性 .5 2.1 塑料的基本組成及分類 .5 2.2 塑件材料的物理性質(zhì)及其用途和成型特點(diǎn) .8 2.2.1 塑件材料物理性質(zhì).8 2.2.2 主要用途以及成型特點(diǎn) .9 2.3 LED 導(dǎo)光柱的幾何結(jié)構(gòu) .9 2.4 LED 導(dǎo)光柱相關(guān)數(shù)據(jù)的確定 .12 2.4.1 塑件厚壁的確定 .12 2.4.2 脫模斜度的確定 .13 2.4.3 圓角的的確定 .13 2.4.4 LED 導(dǎo)光柱的體積及質(zhì)量 .13 3 注射成型原理以及注塑機(jī)的選擇 .14 3.1 注射成型原理 .14 3.1.1 柱塞式注塑機(jī)注射成型原理 .14 3.1.2 螺桿式注塑機(jī)注射成型原理 .14 3.2 注射成型工藝 .16 3.2.1 成型前的準(zhǔn)備 .16 3.2.2 注射過程 .16 3.2.3 塑件的后處理 .16 3.3 注塑機(jī)的選擇 .17 3.3.1 注塑機(jī)的分類 .17 3.3.2 注塑機(jī)的類型選擇.18 I 3.3.3 注塑機(jī)參數(shù)的校核.19 4 分型面的選擇與澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .21 4.1 分型面及其選擇 .21 4.1.1 型腔數(shù)目的確定和布置 .21 4.1.2 分型面的形式 .22 4.1.3 分型面的設(shè)計(jì)原則.22 4.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .22 4.2.1 普通澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 .23 4.2.2 主流道的設(shè)計(jì) .23 4.2.3 分流道的設(shè)計(jì) .24 4.2.4 澆口的設(shè)計(jì) .25 5 成型零部件設(shè)計(jì) .27 5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .27 5.1.1 凹模的結(jié)構(gòu)分析 .27 5.1.2 型芯和成型桿的結(jié)構(gòu)分析 .27 5.2 影響塑料尺寸精度的主要因素 .27 5.2.1 塑料制品的成型收縮 .27 5.2.2 模具成型零件的制造公差 z .28 5.2.3 模具成型零件的磨損 c.28 5.3 成型零件的工作尺寸的計(jì)算 .28 6 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .31 6.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .31 6.1.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功用 .31 6.1.2 導(dǎo)向裝置類型 .31 6.1.3 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu) .31 6.1.4 導(dǎo)套的設(shè)計(jì) .32 6.2 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .33 6.2.1 推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成 .33 6.2.2 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 .33 6.2.3 頂出部件 .34 6.2.4 復(fù)位部件 .35 6.2.5 導(dǎo)向部件和限位零件 .35 7 其它部件的設(shè)計(jì) .36 7.1 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .36 7.1.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 .36 7.1.2 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 .36 II 7.2 模架的設(shè)計(jì) .38 7.2.1 模板的布置 .38 7.2.2 模板的標(biāo)準(zhǔn)化 .38 7.3 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .39 7.3.1 排氣槽的位置及作用 .40 7.3.2 排氣方式 .40 7.3.3 溢流槽 .40 8 結(jié)論 .41 致 謝 .42 參考文獻(xiàn) .43 0 1 緒論 注塑模具設(shè)計(jì)是對所學(xué)模具專業(yè)知識的一次鞏固，是在進(jìn)行社會實(shí)踐工作之前對所 學(xué)各課程的一次綜合性總復(fù)習(xí)，也是對在校學(xué)習(xí)的一次全面檢測。注塑模具是一種生產(chǎn) 塑膠制品的工具，也是賦予塑膠制品完整結(jié)構(gòu)和精確尺寸的工具。注塑成型是批量生產(chǎn) 某些形狀復(fù)雜部件時用到的一種加工方法，具體指將受熱融化的材料由高壓射入模腔， 經(jīng)冷卻固化后，得到成形品，其原理是將顆粒狀或粉末狀的塑料從注射機(jī)的料斗送進(jìn)加 熱的料筒中，經(jīng)過加熱融化成流動狀態(tài)后，在柱塞或螺桿的推動下，熔融塑料被壓縮并 向前移動，通過料筒前端的噴嘴以很快的速度注入溫度較低的閉合模腔中，充滿形腔的 熔料在受壓的情況下，經(jīng)冷卻固化后即可保持模具形腔所賦予的形狀，然后開模分型獲 得成型塑件。到目前為止，除氟塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以采用這種方法成 型。它具有成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬的嵌件的 塑料制品。根據(jù)產(chǎn)品的批量、結(jié)構(gòu)、尺寸與精度，可采用一模一腔，也可采用一模多腔。 注射成型加工方式通常只適用于熱塑料品的制品生產(chǎn)，用注射成型工藝生產(chǎn)的塑料 制品十分廣泛，從生活日用品到各類復(fù)雜的機(jī)械，電器、交通工具零件等都是用注射模 具成型的，它是塑料制品生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的一種加工方法。 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 1.1.1 本課題的研究內(nèi)容 本課題來源于無錫新區(qū)某模具有限公司。其研究的內(nèi)容是電子產(chǎn)品中LED導(dǎo)光柱的注 塑模具設(shè)計(jì)。LED 導(dǎo)光柱是用在一切 LED燈上的導(dǎo)光作用，透光度可達(dá)到 98%以上。導(dǎo)光 柱就是將光以最小的損耗從一個光源傳輸?shù)骄嚯x該光源一定距離的另一個點(diǎn)的裝置。導(dǎo) 光柱可以用來將PCB上LED的光傳輸?shù)疆a(chǎn)品面板上來顯示相關(guān)的狀態(tài)，也可以聚集和指引 光線用做LCD顯示屏的背光，同時也可以用來照亮在透過式窗口上的圖案。導(dǎo)光柱最佳 最有效的設(shè)計(jì)就是將LED固定到導(dǎo)光柱的內(nèi)部。在這種結(jié)構(gòu)中LED 是植入導(dǎo)光柱內(nèi)部的， LED發(fā)出的所有光線全部會被導(dǎo)光柱所捕獲，考慮到 LED與導(dǎo)光柱之間存在空氣間隙而產(chǎn) 生的菲涅耳損耗，光線捕獲率可以達(dá)到92%。通常情況下，如果LED在導(dǎo)光柱的外部，并 且與導(dǎo)光柱之間有空氣間隙時光線的耦合和捕獲效率是較低的，相反，如果LED處于導(dǎo)光 柱表面空氣的交界面內(nèi)部時，效率是最高的。 注塑模，又稱為注射模，是由動模和定模兩大部分組成。動模是安裝在注射機(jī)的移 動工作臺上，定模則安裝在注射機(jī)的固定工作臺面上。動模和定模閉合后已經(jīng)塑化的塑 料可以通過澆注系統(tǒng)注入到模具型腔中冷卻、固化與定型。一般通常要求注射模分開以 后，制品盡量滯留在動模一側(cè)，然后由設(shè)置在動模內(nèi)的推出機(jī)構(gòu)將塑料制品從模內(nèi)推出。 1 一般來說，注塑模的總體結(jié)構(gòu)主要分為七大部分：成型部件、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向和定 位部件、推出機(jī)構(gòu)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)以及標(biāo)準(zhǔn)模架，具體結(jié)構(gòu)如圖 1.1 所示。因此，本課題的研究主要圍繞這七大部分進(jìn)行。 （1）成型部件的設(shè)計(jì) 成型部件是指構(gòu)成模具型腔、直接與塑料熔體相接觸并成型 制品的模具零件或部件。通常有凸模、型芯、成形桿、凹模、鑲件等零件或部件。在動 模與定模閉合后，成形零部件便確定了制品的內(nèi)、外輪廓和尺寸。 （2）澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是指由注射機(jī)噴嘴到型腔之間的進(jìn)料通道，主要是 由主流道、分流道、澆口和冷料穴組成。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是確定主流道的結(jié)構(gòu)、分 流道的截面形狀以及澆口的類型和數(shù)量。