“中国红”LED灯设计

任剑，樊百虎

（西安西光模具制造有限公司，陕西西安，710000）

作者简介：任剑，1979年生，工程师，2003年毕业于兰州理工大学，主要研究方向为工装、模具的开发设计以及数控加工编程。

1.产品创新介绍

1.1 总体设计

如图所示， 该产品由三大部分组成： 灯盖（ 1 ） 、灯体（ 2 ） 、灯座（ 3 ） ， 外型尺寸为296×296×228（mm）；

1.1 .1 原材料的选用

本着经久耐用、价格低廉且低碳环保的选材原则，各零部件分别选用了不同色调的聚乙烯（PE）材料。该材料具有无臭、无毒，颜色多样、质地轻、观感好的特点，同时它还有良好的耐低湿、耐酸碱、化学稳定性好、色彩保持久的优点，符合本产品的设计理念。

1.1.2 光源的选用

“中国红”LED灯笼，顾名思义，该产品光源采用了220V交流电的LED灯（外购），把该灯板固定在灯盖内部的安装柱上（见灯盖造型图）。该灯板能够提供良好稳定的光源，透过柔软细腻的灯体给人一种柔和、温暖的视觉效果，更有助于气氛的烘托。

1.1.3灯体的结构设计

灯体造型如图所示，大红色鼓形轮廓的灯体上伴有多处半圆弧形的凹陷，使得灯体犹如多个瓜瓤组成的集合体，美观大方，传统文化元素十足。结构上，主要采用了定位销孔定位、止扣配合组合、螺纹包紧固定相结合的设计思路。为了节约成本，把该灯体设计成了完全对称的结构，在灯体上、下两端分别设计了大螺旋升角的1/2螺距螺纹，一方面可以减少安装旋合圈数，以提高装配效率；另一方面，当该灯体对称组合后，两端能够形成一组等螺距的双头1/2螺距螺纹，可以分别与灯盖、灯座旋合，使得两半灯体能够紧紧地组合在一起，连接可靠方便。

1.1.4 灯盖、灯座

灯盖、灯座结构如图所示：

该两种零件主要是由数个祥云图案的心形下摆通过近似“囍”字栅格相互连接，紧紧围绕在盖体周围，并选用了代表富贵的纯黄色彩。在与灯体装配后，使喜庆、祥和的气氛更加浓厚。结构上，均采用了小牙型（预留咬合间隙约2mm）、等螺距的双头螺纹，这样的设计一方面便于和灯体旋合拧紧；另一方面有利于增强牙型变形韧性，提高该零件的成品率。其中灯座与灯盖的区别在于：灯座去掉了LED灯盘安装柱，增加了裙边（见灯座造型图）。

2. 3D打印技术在此产品中的应用

该产品建模设计结束后，我们借助3D打印技术“零生产周期”、低成本的优势，快速、准确的做出了该产品的样件实物。参照3D打印实物，我们不仅可以直观地把握产品设计方案的可行性和工艺性，而且可以准确地做好市场认可度的调研工作，为市场价值评估提供了样品支持；同时也为后续模具的结构设计、批生产等的预算提供了依据。

3.典型零件的模具设计

为了实现该产品的批量生产，在降低生产作业人员技术等级要求的同时来提高生产效率，并尽可能的保证各零部件的统一性、可互换性等要求，我们分别对各零部件进行了模具的开发设计。

3.1 产品零件收缩率的确定

从设计选材出发，灯笼的各零部件选用了聚乙烯（PE）作为原材料，产品零件的各尺寸公差为GB/1804-m级。又由于在装配过程中零件选取了合适的间隙，这给零件收缩率的选取提供了方便。PE的收缩率为1.5-3.5%，收缩范围较大，考虑零件均为薄壁类零件（壁厚为约为2mm），我们选定统一收缩率为2%。

3.2 浇注及冷却系统的确定

从产品设计的用途可知，各零部件均为外观件，对于表面质量的要求较高，故在模具的设计中均采用了点浇口注射成型的方案。依据聚乙烯（PE）材料的热流动性良好，主流道分别采用了Φ5-Φ10的圆形和半圆形截面形状；为了保证注射压力足够且便于浇口自动切断，浇口选为Φ0.8×1。

由于在零件批生产中，模具温度过高会导致保压过程中塑件的硬化速度降低，影响生产效率，所以分别在模具动、定模部分增加了冷却水孔，通过循环水冷却的方式有效的控制模具温度。

3.3 灯体模具的结构设计

由于该零件为薄壁壳类零件，最大轮廓表面上没有沟槽干涉，便于模具开模分型；同时为了控制模具制造生产成本，最终将该模具方案确定为成型推杆顶出的点浇口二次开模结构，模具结构如图所示。

3.4 灯盖的模具结构设计

该零件的外观表面与连接螺纹分别位于分型面的上、下两侧；而且螺纹牙形较为单薄（见灯盖造型图），同时该材料可塑性、抗冲击性能优良，螺纹可以被完好的强行脱出，故该模具设计方案确定为成型板退料的点浇口二次分模结构，模具结构如图所示。

4.结束语

通过产品创意设计和3D打印技术的综合运用，使我们设计的产品更加完美，更能体现传统文化元素和现代工业技术的高度统一。同时3D打印技术的应用不仅的减少了模具的修模次数，缩短了产品的开发周期，而且大大降低了产品创新开发及模具生产制造的投入风险。可以说，该技术为我们的产品开发提供了强有力的保障，将带动工业的又一次革命。