汽车车灯灯壳注塑模具设计

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本科毕业设计设计题目：汽车车灯灯壳注塑模具

设计

姓名

学院

专业机械设计制造及其自动化

年级２0０8级

学号

指导教师

20１1年６月22日

毕业设计独创声明

本人郑重声明:所呈交的毕业设计，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外,本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。

此声明的法律后果由本人承担。

作

者

（

签

名

毕业设计使用授权声明

本人完全了解鲁东大学关于收集、保存、使用毕业设计的规定。

本人愿意按照学校要求提交设计的印刷本和电子版，同意学校保存设计的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计;同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。

（保密设计在解密后遵守此规定)

作者(签名)：

毕业设计选题报告

姓名性别男

学

院年

级

学

号

设计题目汽车车灯灯壳注塑模具设计

课题来源

课题类

别

选做本课题的原因及条件分析：

随着汽车工业的飞速发展,对汽车车灯照明性能的要求也越来越高,其中既有自由曲面组成的配光反射器壳体，它具有车灯高度低、光源利用率高及空气动力性能好等优点,又有结构更完善的衬匡,更有线条流畅美观大方的面罩，以上每一项的设计和造型,最终决定了该车型车灯的完美与否。

通过做这个题目的毕业设计能够系统运用所学的有关专业知识；受到全面的科研训练;有利于培育创新精神，锻炼创新能力,所以这个题目的选择能够使自己所学专业更能得到巩固与发展。

指导教师意见：

签名：

２011年12月２2日

学院毕业论文（设计）领导小组意见:

(公章)

２０１１年1２月２2日

汽车车灯灯壳注塑模具设计

王盼

（交通学院机械制造及其自动化专业 2008级交通本080４班２00828１４125）

摘要:(内容为楷体，五号,左右两边各缩进2cm或2个字的位置）

关键词：（楷体,五号，分号分隔，最后一个不用标点)

Sｔudy ｏf SurｆacｅNan cryｓtalｌizatioｎoｎMeta

ｌMaterｉals

ＷanｇＰan

(Sｃhooｌｏf Tranｓportatiｏn, CｏmmunicationｓａnｄTｒａｎspｏｒtation,

Jiaotoｎgｂen0401 Grａdｅ2004，04２8…．.)

Abstract:Ｉncrｅａｓiｎg interestsｈａve beｅnｆocused onｎa

ｎocrｙstalliｎe (nc) mａterｉalｓdurｉng thｅpａstｄeｃade with ｔ

he aｎｔicｉpation that ｔｈeir pｒoｐeｒties will be diffeｒent fｒom,

and ofteｎsuｐerior tｏthosｅof cｏnvｅｎtｉoｎalｃｏarｓe－ｇｒ

aiｎed mａteｒiaｌs.Tｈe ａｐplicatiｏn ａnd the rｅcent research pr

ｏgrｅss ｏf ｓｕrfaｃe naｎocryｓtallizａｔｉoｎof metal materials

have ｂeｅn summarized.

Key Ｗorｄs：ｓurfaｃeｎanocｒstaｌlizａtｉon；surfａce mｅｃ

hanicalｔｒeａtｍｅnt;surfaｃｅmodificaｔioｎ

1 引言（第一层标题,三号黑体,行距：段前1行，段后1行)

随着汽车工业的飞速发展，对汽车车灯照明性能的要求也越来越高，其中既有自由曲面组成的配光反射器壳体,它具有车灯高度低、光源利用率高及空气动力性能好等优点,又有结构更完善的衬匡，更有线条流畅美观大方的面罩,以上每一项的设计和造型,最终决定了该车型车灯的完美与否。产品的竞争实际上是质量和价格的竞争。模具是工业之母，其制造技术是工业生产的核心技术，采用模具生产零件具有效率高、质量好、节能降耗、生产成本低等一系列优点，对国民经济和社会发展起到了巨大的作用。各国都把模具生产制造技术提到相当高的地位,并把先进的设计、制造、测量、检验及管理技术与设备应用到模具生产上。

(小四号宋体，行距18磅）

1.１车灯的概论

１.1.1车灯的定义

车灯就是指车辆上的灯具。

1.１.2车灯的分类

组合前照灯：组合前照灯在整辆车的前部,它主要起照明和信号作用。前照灯发出的光可以照亮车体前方的道路情况,使驾驶者可以在黑夜里安全的行车，组

组合尾灯：组合尾灯在整辆车的后部,主要是它主要起照明和信号作用，后车灯一般由后位灯、倒车灯、制动灯、后雾灯、后转向灯,和回复反射器组成。

信号装置:牌照灯、倒车灯、制动灯、转向灯、位置灯、前示廓灯、驻车灯、标志灯和后雾灯

１.１3车灯在国家标准中的规定

光的规定：光应该符合G4７85中的规定：在车前2５米左右1５度内，不允许看到红光。白光：牌照灯、倒车灯、制动灯、前位灯、前示廓灯、前驻车灯、前照灯。琥珀色：转向灯、侧标志灯。前雾灯国家法规未强制要求,可选配

1.2模具工业在国民经济中的地位

模具是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业,日益受到人们的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，60～8０％的零部件，都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”,用模具生产的最终产品的价值,往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低,已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。

1.3设计目的

随着模具行业的迅速发展,用户要求不断提高,塑料模具越来越多地被使用。如今随着数控加工中心的不断改进和发展使形状复杂的塑料模具被广泛的应用。未来随着塑料品种的不断丰富,塑料性能的不断改进,及塑料的应用场合必将越多，模具技术将会成为衡量一个国家制造技术的重要标志之一。三维实体设计技术在模具开发、生产周期、质量管理等方面具有特殊的优势。目前，该技术在国外已经得到了广泛的应用,基本实现了无图生产。要提高我国的模具制造水平,必须有先进的设计方法，因此，可以说模具三维设计技术是提高模具企业竞争能力的主要手段之一。本设计的主旨是通过运用UG绘图软件设计车灯模具来阐述塑料模具的设计过程。

2 对制品的材料及工艺性分析

2.1 材料成型特点分析

材料的选择不仅要保证塑料制品的功能，还要考虑加工性能方面、力学性能方面、热性能方面、理性能方面。根据车灯的形状和用途性能等分析决定最终使用ABS 塑料成型。ABS树脂是五大合成树脂之一,其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点,容易涂装、着色,还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工,广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域,是一种用途极广的热塑性工程塑料。

2.1１使用性能

ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种单体聚合而成的线性结构非晶体型的高聚物，它具有三种组成物的综合性能；在一定温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度及耐磨性;ＡBＳ还具有一定的化学稳定性和良好的介电性能;还有能与其它塑料和橡胶混溶；其表面光亮,可以抛光和电镀．ＡBS外观为不透明呈象牙色粒料,其制品可着成五颜六色，并具有高光泽度。ABS相对密度为1．05左右,吸水率低。ABS同其他材料的结合性好,易于表面印刷、涂层和镀层处理。

2.１.2成型性能

AＢＳ塑料成型性能良好，它的流动性较好, ABS的流动特性属非牛顿流体；其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系。ABS的热稳定性好，不易出现降解现象。成型收缩率小，0.4% ~ ０.７%；比热容较低，在料筒中塑化效率高，在模具中凝固也较快,模塑周期短ＡBS的吸水率较高，加工前应进行干燥处理。一般制品的干燥条件为温度80~85℃，时间2～4h;

2.2塑料表面质量的分析

该塑件是制品是某车灯，要求质轻、价廉,易于成型,制程简单，成本低可以大批量生产,外表美观，无斑点、条纹、凹痕、起泡、变色、熔接痕、飞边等,表面粗糙度取Rａ1.6，而塑件内部没有较高的粗糙度要求。此外还要求具有一定的表面光泽性、一定的硬度、耐磨性。

3车灯三维造型

4模具设计

4.1注塑机型号的确定

注射机的型号主要是根据塑件的外形尺寸、质量大小及型腔的数量和排列方式来确定的。在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下,设计人员应对模具所需塑料注射量、注射压力、塑件在分型面上的投影面积、成型时需用的锁模力、模具厚度、拉杆间距、安装固定尺寸以及开模行程等计算,这些参数都与注射机的有关性能参数密切相关，如果两者不匹配，则模具无法安装使用。因此,必须对两者之间的有关参数进行校核,并通过校核来设计模具与选择注射机型号。

４.1．１确定型腔数目

与多型腔模相比,单型腔模具有以下优点:

（1）塑料的形状和尺寸精度始终一致。

（2）工艺参数易于控制。

（3）模具结构简单、紧凑,设计制造、维修大为简化。

因此，精度要求高的小型塑件和大型塑件优先采用一模一腔的结构，对于精度要求不高的小塑件(没有配合精度要求),形状简单，又是大批大量生产时,若采用多型腔模具可提供独特的优越条件,使生产效率大为提高。

但随着模具制造设备的数字化控制和电加工设备的逐渐普及，模具型腔的制造精度越来越高，在仪器仪表和各种家用电器中的机械传动塑料齿轮和一些比较精密的塑件中，也在广泛的采用一模多腔注射成型，但生产效率大为提高。

车灯内表面由于其曲面精度和表面粗糙度要求高的特点，因此对模具提出更高的要求,初定为一模一腔的模具形式。

4.1.2 所需注射量的计算

(1）塑件质量、体积计算

塑件体积V

１≈ 200㎜３塑件的质量M

≈ρ·V ＝１．０2 × 200 ≈

204ｇ

(2）浇注系统凝料体积的初步估算

可按塑件体积的0.6倍计算，由于该模具采用一模一腔,所以浇注系统凝料体积

为V

2 = V

１

×0.6 = 200 × 0.6 ≈ 120cm3

(3)该模具一次注射所需塑料ABS

体积 V

0 = V

＋ V

２

≈ 320cm３,质量Ｍ

０

= ρ·V

＝ 326.４g

４.1.3 注塑机型号的选定

根据以上的计算初步选定型号为G54－S-400卧式注射机,有以下技术参数：结构形式卧式锁模力２540 KＮ

理论注射容量４０0㎝3移模行程２60 mm

注射压力109 MＰa 最大模厚４06 mm

螺杆直径55 mm 最小膜厚165 ｍｍ

最大注射面积6４5㎝2定位孔直径φ１25 mm

注射方式螺杆式模板尺寸5３2×63４

喷嘴球半径18 mm 机器外型尺寸470０×14０0×1８00 喷嘴孔直径φ4 mm

4.1.4注塑机有关参数的校核

(1)最大注射量的校核

设计模具时，注射成型所需的总注射量应小于所选注射机的最大(公称）注射量,即

ｎ×Ｖ

１+ V

= K ×V

式中:n—型腔数目;

—单个塑件的体积；㎝ 3

—浇注系统的凝料的塑料体积；㎝ 3

V—注射机最大注射量;㎝ 3

K—注射机最大注射量的利用系数,可取0.7~0.9。

200㎝３+ 200 ×0.６㎝ 3 = ３２0㎝３≤ 0.8 × 400㎝ 3 = 320㎝3，符合要求。

(2）锁模力的校核

高压塑料熔体产生的使模具分型面涨开的力，这个力的大小等于塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和乘以型腔内的最大平均压力,它应小于注射机的锁模力,从而保证分型面的锁紧，注射时高压塑料熔体充满型腔时,存在较大的压力,会产生使模具从分型面分开的胀模力。为了平衡塑料熔体的压力、锁紧模具、保证塑件的质量,注射机必须提供足够锁模力。

胀模力等于塑件和浇注在分型面上的总投影面积乘以型腔的系统压力，它应小于

注射机的额定的锁模力，才能使注射时不发生溢料和胀模现象，即PA

分≤Ｆ

机

式中：F

机

—注射机的额定锁模力，

分

—塑件和浇注系统在模具分型面上的总的投影面积，ｍm2 P—型腔内塑料熔体的平均压力，ＭPa

Ｓ

型≈５1000㎜3，S

浇

＝（0．2 ~ ０.5 ）×S

型

,取为0.３5

则S

浇＝０.35 ×５1０00 ㎜ 3 ＝１785０㎜ 3 ;A

分

＝S

型

＋

Ｓ

浇

Ｆ = 35 MＰa ×（ 51０0０＋ 1７850 )㎜ 3 ≈ 24１0KN ≤ 25４０KＮ,符合要求。

(3)注射压力的校核

塑件成型所需要的注射压力是由塑料品种、注射机类型、喷嘴形式、塑件的结构形状及尺寸、浇注系统的压力损失以及其他工艺条件等因素决定的。对黏度大的塑料，壁薄、流程长的塑件,注射压力需大些。柱塞式注射机的压力损失较螺杆式大,注射压力也需大些。注射机的额定注射压力要大于成型时所需要的注射压力。注射机压力校核是校验注射机的最大注射压力能不能满足该塑件成型的需要,所选用的注射机的注射压力必须大于塑件成型所需的注射压力。

查《塑料模具成型技术》附录表4知ＡBS注射压力为６0 ~ 100 MPａ

由公式P

０≥ P，知注射机的最大注射压力P

= 10９ MPa满足AＢS成型

注射压力,符合要求。

（4）模具与注射机安装部分尺寸的校核

设计模具时,注射机安装模具部分应校核的主要项目包括喷嘴尺寸、浇口套尺寸、定位圈尺寸、

模具外形尺寸、厚度尺寸等定位孔尺寸、拉杆间距、最大及最小模厚、模板上安装螺钉孔的位置

及尺寸等。注射机喷嘴头的球面半径同与其相接触的模具主流道进口处的球面凹坑的球面半径必须吻合，使前者稍小于后者。主流道进口处的孔径应稍大于喷嘴的孔径。为了模具在注射机上准确的安装定位，注射机固定模板上设有定位孔,模具定模座板上设计有凸出的定位圈，定位孔与定位圈之间间隙配合，定位圈高度应略小于定位孔深度。各种规格的注射机，可安装模具的最大厚度和最小厚度均有限制。模具的实际厚度应在最大模厚与最小模厚之间。模具的外形尺寸也不能太大，以保证能顺利地安装和固定在注射机模板上。动模与定模的模脚尺寸应与注射机移动模板和固定模板上的螺钉孔的大小及位置相适应，以便紧固在相应的模板上。模具常用的安装固定方法有用螺钉直接固定和用螺钉、压板固定两种。当用螺钉直接固定时,模脚上的孔或槽的位置和尺寸应与注射机模板上的螺钉孔相吻合；而用螺钉、压板固定时，只要模脚附近有螺钉孔即可，因而具有更大的灵活性。

1)浇口套（喷嘴）尺寸的校核

主流道的小端直径D 大于注射机喷嘴d ，通常为

D ＝ d ＋（ 0.5 ～ 1 ）m ｍ

对于该模具d = 4mm ，取Ｄ = 4．5 mm,符合要求。

主流道入口的凹球面半径 R ２ = Ｒ1 +（ 1 ～ 2 )m ｍ对于该模具R １ = 18 m ｍ，取R 2 = 19 mm,符合要求。 2）定位圈尺寸

注射机定位孔尺寸为1.00

125+Φ?mm ，定位圈尺寸取1

.02.0125--Φ mm ，两者之间呈较松动的间隙配合,符合要求。３）最大与最小模具厚度

模具厚度应满足min H < H ＜ max H

式中 min H = 165 mm, max H ＝ 406 m ｍ,而该套模具厚度H = 3０0 m ｍ,符合要求。

（5）开模行程的校核

各种规格的注射机都规定有最大开模行程,取出塑件所需要的开模距离必须小于注射机的最大开模行程,否则塑件不能取出。

注射机最大开模行程与模具厚度无关时。由锁模机构为液压—机械联合作用的注塑机,其最大开模行程不受膜厚影响,而是由连杆机构的最大行程来决定。如图1所示，对于单分型面注射模,开模行程由下式校核,即：

Ｓ ≥ H 1 + Ｈ2 + （ 5 ~ １0 ） mm 式中:S —注射机最大开模行程（ｍm ）;取260 mm ；

H 1—塑件脱模距离（mm)；取H 1 = 1４5 m ｍ；Ｈ2—包括浇注系统在内的塑件高度(mm ）；取Ｈ2＝82 mm;

图错误!不能识别的开关参数。单分型面开模行程的校核Ｓ= ２60 ≥１45 mm + 82 mm + 10 ｍm ＝ 237 mm,符合要求。

４.2浇注系统的设计

浇注系统是模具设计中的重要环节,它跟所用塑料产品的形状、尺寸、机台、分模面有着密切的关系。浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质传压和传热的功能,对塑件质量影响很大。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。该模采用的是普通流道浇注系统,包括主流道、分流道、冷料穴、浇口。在设计中应遵守以下原则:

(1)流道尽量直,尽量短，减少弯曲,光洁度在Ra=１．6-0.８um之间。

(2）考虑模具穴数，按模具型腔布局设计，尽量与模具中心线对称。

（3）当产品投影面积较大时，避免单面开设浇口,以防注射受力不均。

（4)浇口位置应去除方便去除,避免在产品上留下明显痕迹,影响外观。

（5）主流道设计时,避免塑料直接冲击小型芯或小的部件,以免产生弯曲变形。

（6）主流道先预留加工或修整的余量,以便保证产品的精度。

4.2.1 主流道的设计

设计原则:主流道是浇注系统中从注射喷嘴与模具浇口套接触处开始，到分流道为止的一段塑料熔体的流动通道。主流道一般位于模具中心线上,和注射机喷

嘴中心线重合，是熔体最先流经模具的部分。再设计过程中应注意一下几点：

(１）尽量缩短熔体的流程,以便降低压力损失、缩短冲模时间。为此，浇注系统的长度应尽量缩短、断面尺寸应合理、尽量减少流道的弯曲。

(2）为便于主流道凝料顺利拨出和塑料熔体的顺利流入，主流道通常设计成圆锥形，锥角α为2?~6?,表面粗糙度Ra ≤０.8 uｍ。主流道衬套内壁抛光应沿轴向,若沿圆周进行抛光,产生侧向凹凸面,主流道凝料难以拔出。

(３)浇注系统凝料拖出应方便可靠,凝料应易于和制品分离或易于切除和修整,熔接痕部位与浇口尺寸、数量及位移有直接关系，设计浇注系统时要预先考虑到熔接痕的部位、型太，以及对质量的影响。

(4）主流道工作时,与热的注射剂喷嘴接触,并与一定温度和压力的塑料熔体反复接触，冷热交替，属易损件，对材料要求高,所以主流道一般单独设计成可拆卸更换的浇口套（也称为主流道村套）,固定在定模座板上。采用碳素工具钢(如T8A/T10A等）材料制造,热处理淬火硬度为HRC53~57。

（５）主流道的尺寸直接影响塑料熔体流动速度和充模时间，塑件的内在质量，主流道与喷嘴接触处一般做成凹球形,主流道凹球与喷嘴应严密贴合主流道凹球半径=喷嘴凸球半径r + (0.５~ 1) mｍ，凹球深度为3~5mm，流道长度L由定模板厚度确定，应尽可能短，一般L ≤６0ｍm。

介于以上几点本文所设计的主流道的形状选为椭圆形，以便于熔体流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。由于流道要与高温塑料及注射机喷嘴反复接触,所以在浇注模中主流道部分设计成可拆卸更换的浇口套。

主流道尺寸

(1)主流道小端直径 D = d （注射机喷嘴直径) + ( 0.５～ 1 )

= ４ + （ 0.5 ~ 1）,取Ｄ = 4.5 ｍm

(2)主流道球面半径 R

2 = Ｒ

( 注射机喷嘴头半径 ) +（１ ~ 2 )

= 18 +( １~ 2 )，取R

= １9 mm

(３）球面配合的高度h = ３ｍm ~ 5 ｍm,取h = ３ mm

（4）主流道长度尽量小于60ｍｍ,由标准模架结合该模具的结构，取L ＝２5 + 20 ＝45

（5）主流道大端直径D

= Ｄ＋ 2Lｔanα≈ 7．54 mm(半锥角α为

１?～2?，取α＝ 2?），取D

= 7.5mm

（６）浇口套总长L

= ２5 ＋２0 + h ＋ 2 = ５０ｍm

2)浇口套的固定形式如图3所示。图３(a)所示为将主流道衬套和定位圈设计成整体式,一般用于小型模具；图３（b)和图3(c）主流道衬套和定位圈设计成两个零件，以台阶的形式配合固定在定模座板上，其中，图3（c)为浇口套穿过定模座板和定模板的形式。浇口套与定模板间配合采用H7/m6的过渡配合，与定位圈采用H９／f９的间隙配合。定位圈与注射机固定模板的定位孔相配合,用于模具与注射机的安装定位。定位圈外径由注射机定位孔直径确定。浇口套(定位圈）由M６～M8的螺钉固定在模具定模板上。

图3 浇口套的固定形式

4.2.2分流道的设计

分流道是主流道与浇口的中间连接部分,分流道的作用是改变塑料熔体的流向和截面积,使塑料熔体以平稳的流态均衡分配到多个型腔,并充满型腔。为便于机械加工及凝料脱模,分流道大多设置在分型面上。

分流道的设计要点:应使熔融的塑料在流经分流道时，压力和热量损失最小,且产生的分流道凝料最小。分流道的形状要考虑分流道德截面积与周长比最大为好，以减小熔料的散热面积和摩擦阻力,减少压力损失。分流道长度应尽量短减少压力损失,多腔模具各腔分流道长度尽量相等，分流道较长时应在其末端设置冷却料穴,防止空气和冷料进入模具型腔。

1)分流道的截面形状

常用的分流道截面形状有圆形、六角形、梯形、U形、半圆形及矩形等几种形式，如图４所示

为减少分流道的压力损失和热损失，需使分流道的通流截面积最大，而散发热量的内表面积最小。

即η=S/L

η——分流道的效率；

S——分流道德截面积;

Ｌ——分流道德截面周长。

综合考虑压力损失、热量损失较少和易于加工的要求,选用圆形分流道截面。圆形分流道截面优点:圆形的比表面积最小,效率最高，热量和压力损失最少,且浇口可以开在流道中心线上;缺点：制造较为麻烦，因为他必须分设在模板两侧，在对合适容易产生错口现象。需要同时在动模和定模上切削加工,而且要相互对中,故制造费用相对较高。随着制造技术的发展，费用逐渐降低，故应用越来越广泛。

2)分流道的尺寸

分流道的截面尺寸应根据塑件的成型体积、壁厚、形状,所用塑料的工艺性能、注射速率及分流道长度等因素来决定。分流道长度尽量短,且少弯折。３)影响分流道设计的因素

[1] (小四号，楷体)

［2]

致谢

［致谢词]（小四号，楷体)