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編 號 無錫太湖學院 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 題目： LED 導光柱注塑模具設計 信 機 系 模 具 設 計 與 制 造 專 業(yè) 學 號： 0923259 學生姓名： 謝兵兵 指導教師： 范圣耀（職稱：副教授） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） LED 導光柱注塑模 具設計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內(nèi)容 除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本 畢業(yè)設計（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： 機械 96 學 號： 0923259 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 無 錫 太 湖 學 院 信 機 系 模 具 設 計 與 制 造 專 業(yè) 畢 業(yè) 設 計 論 文 任 務 書 一、題目及專題： 1、題目 LED 導光柱注塑模具設計 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 本次畢業(yè)設計題目是 LED 導光柱注塑模具設計，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 導光柱的注塑模具設計。 LED 導光柱主要起導光作用，它能夠使一切 LED 燈發(fā)光，透光度達到 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)、設計與制造的水平也必須越來越高。 LED 導光柱在工廠生產(chǎn)中屬于大批量生產(chǎn)，故將要求我們精確設計出相應的 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期間所學知 識進行一次全面的專業(yè)訓練，可以培養(yǎng)我們掌握如何運用過去所學知識去解 決生產(chǎn)中實際問題的方法。 2、我在無錫一家模具廠實習，該廠正好生產(chǎn)導光柱，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、本設計（論文或其他）應達到的要求： 正確合理分析零件工藝用途及結構； 理解并掌握注塑模具的原理； 了解注塑模具的各種結構以及各自的特點； 能夠掌握注塑模具上各個部分的作用； 對于注塑模具設計，能夠掌握模具中各個部分的設計原則以及能夠合 理分析各因素對設計的影響； 熟練使用各種制圖軟件。 四、接受任務學生： 機械 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、設計（論文）指導（或顧問）： 指導教師簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學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)設計的題目是 LED 導光柱注塑模具設計。目前，塑料制件幾乎已經(jīng)進入了 一切工業(yè)部門以及人民生活的各個領域。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)、設計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、塑料成型設備和塑料成 型工藝這三項因素密切相關。在這三項要素中，塑料成型模具質(zhì)量最為關鍵，它最能反 映出整個塑料成型生產(chǎn)過程的技術含量及經(jīng)濟效益，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 導光柱注塑模具的成型部位、澆注系統(tǒng)、導向機構、推出機 構、排氣系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)等進行詳細的分析、計算及設計。在設計過程中，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，使其滿足總體的設計要求。 關鍵詞：LED 導光柱；注塑成型；注塑模具；結構設計。 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 本課題應達到的要求 .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 .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 .9 2.3 LED 導光柱的幾何結構 .9 2.4 LED 導光柱相關數(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 導光柱的體積及質(zhì)量 .13 3 注射成型原理以及注塑機的選擇 .14 3.1 注射成型原理 .14 3.1.1 柱塞式注塑機注射成型原理 .14 3.1.2 螺桿式注塑機注射成型原理 .14 3.2 注射成型工藝 .16 3.2.1 成型前的準備 .16 3.2.2 注射過程 .16 3.2.3 塑件的后處理 .16 3.3 注塑機的選擇 .17 3.3.1 注塑機的分類 .17 3.3.2 注塑機的類型選擇.18 I 3.3.3 注塑機參數(shù)的校核.19 4 分型面的選擇與澆注系統(tǒng)的設計 .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 分型面的設計原則.22 4.2 澆注系統(tǒng)的設計 .22 4.2.1 普通澆注系統(tǒng)設計的基本原則 .23 4.2.2 主流道的設計 .23 4.2.3 分流道的設計 .24 4.2.4 澆口的設計 .25 5 成型零部件設計 .27 5.1 成型零件的結構設計 .27 5.1.1 凹模的結構分析 .27 5.1.2 型芯和成型桿的結構分析 .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算 .28 6 導向機構和推出機構的設計 .31 6.1 導向機構的設計 .31 6.1.1 導向機構的功用 .31 6.1.2 導向裝置類型 .31 6.1.3 導柱導向機構 .31 6.1.4 導套的設計 .32 6.2 推出機構的設計 .33 6.2.1 推出機構的結構組成 .33 6.2.2 推出機構的設計原則 .33 6.2.3 頂出部件 .34 6.2.4 復位部件 .35 6.2.5 導向部件和限位零件 .35 7 其它部件的設計 .36 7.1 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計 .36 7.1.1 冷卻系統(tǒng)的設計原則 .36 7.1.2 冷卻系統(tǒng)的計算 .36 II 7.2 模架的設計 .38 7.2.1 模板的布置 .38 7.2.2 模板的標準化 .38 7.3 排氣系統(tǒng)的設計 .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 結論 .41 致 謝 .42 參考文獻 .43 0 1 緒論 注塑模具設計是對所學模具專業(yè)知識的一次鞏固，是在進行社會實踐工作之前對所 學各課程的一次綜合性總復習，也是對在校學習的一次全面檢測。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構和精確尺寸的工具。注塑成型是批量生產(chǎn) 某些形狀復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的料斗送進加 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、結構、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雜的機械，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導光柱的注 塑模具設計。LED 導光柱是用在一切 LED燈上的導光作用，透光度可達到 98%以上。導光 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的裝置。導 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。導光柱最佳 最有效的設計就是將LED固定到導光柱的內(nèi)部。在這種結構中LED 是植入導光柱內(nèi)部的， LED發(fā)出的所有光線全部會被導光柱所捕獲，考慮到 LED與導光柱之間存在空氣間隙而產(chǎn) 生的菲涅耳損耗，光線捕獲率可以達到92%。通常情況下，如果LED在導光柱的外部，并 且與導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的移 動工作臺上，定模則安裝在注射機的固定工作臺面上。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，然后由設置在動模內(nèi)的推出機構將塑料制品從模內(nèi)推出。 1 一般來說，注塑模的總體結構主要分為七大部分：成型部件、澆注系統(tǒng)、導向和定 位部件、推出機構、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、側向分型抽芯機構以及標準模架，具體結構如圖 1.1 所示。因此，本課題的研究主要圍繞這七大部分進行。 （1）成型部件的設計 成型部件是指構成模具型腔、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)的設計 澆注系統(tǒng)是指由注射機噴嘴到型腔之間的進料通道，主要是 由主流道、分流道、澆口和冷料穴組成。澆注系統(tǒng)的設計主要是確定主流道的結構、分 流道的截面形狀以及澆口的類型和數(shù)量。