1、 注塑模 課程設計（論文）說明書題目 放大鏡注塑模的設計 系 別 機械工程學院 專 業 材料成型及控制工程 班 級 08材料成型本科班 學 號 學生姓名 起訖日期 2011-11-20-2011-11-26指導教師 職稱 講 師教研室主任 日 期 2011-11-29 教務處印制目 錄第一章 緒論11.1模具工業在國民經濟中的重要地位11.2塑料成型在工業生產中的重要性 31.3國內外CAD/CAM/CAE技術的應用和對模具發展的意義41.4塑料成型技術在國內外的發展趨勢6第二章 塑件的結構分析 72.1塑件材料的性能 72.2塑件的結構分析 8第三章 塑件的模具設計 93.1塑件分型面的設計

2、與型腔排布 9 3.1.1分型面的設計 103.1.2型腔的布置 103.2塑件澆注系統的設計 123.2.1主流道設計 123.2.2分流道的設計 133.2.3澆口的設計 133.2.4冷料穴的設計 143.3模具推出機構的設計143.4水路的設計153.5模架的選擇17第四章 繪制模具總裝圖184.1模具裝配圖184.2模具零件圖19參考文獻 20第一章 緒論1.1模具工業在國民經濟中的重要地位模具是工業生產的基礎工藝裝備。振興和發展我國的模具工業，日益受到人們的重視和關注。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通訊等產品中，6080%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產制件所表

3、現出來的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具生產技術水平的高低，已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發能力。從以下四個方面，可以看出模具工業在國民經濟中的重要地位與作用。第一，模具工業是高新技術產業的一個組成部分。例如：屬于高新技術領域的集成電路的設計與制造，不能沒有做引線框架的精密級進沖模和精密的集成電路塑封模；計算機的機殼、接插件和許多元器件的制造，也必須有精密塑料模具和精密沖壓模具；數字化電子產品(

4、包括通訊產品)的發展，沒有精密模具也不行。不僅電子產品如此，在航天航空領域也離不開精密模具。例如：形狀誤差小于0.10.3的空空導彈紅外線接收器的非球面反射鏡，就必須用高精度的塑料模具成形。因此可以說，許多高精度模具本身就是高新技術產業的一部分。有些生產高精度模具的企業，已經被命名為“高新技術企業”。第二，模具工業又是高新技術產業化的重要領域。用信息技術帶動和提升模具工業的制造技術水平，是推動模具工業技術進步的關鍵環節。CADCAECAM技術在模具工業中的應用，快速原型制造技術的應用，使模具的設計制造技術發生了重大變革。模具的開發和制造水平的提高，還有賴于采用數控精密高效加工設備。逆向工程、并

5、行工程、敏捷制造、虛擬技術等先進制造技術在模具工業中的應用，也要與電子信息等高新技術嫁接，實現高新技術產業化。第三，模具工業是裝備工業的一個組成部分。在1998年以前，許多人把機械工業當作一般的加工工業。1998年11月召開的中央經濟工作會議，首次明確提出了加大裝備工業的開發力度，推進關鍵設備的國產化。將機械工業作為裝備工業，把它同一般的加工工業區別開來，是對機械工業在國民經濟中的地位與作用的重新定位。模具作為基礎工藝裝備，在裝備工業中自然有其重要地位。因為國民經濟各產業部門需要的裝備，其零部件有很大一部分是用模具做出來的。第四，模具工業地位之重要，還在于國民經濟的五大支柱產業機械、電子、汽車

6、、石化、建筑，都要求模具工業的發展與之相適應。機械、電子、汽車工業需要大量的模具，特別是轎車大型覆蓋件模具、電子產品的精密塑料模具和沖壓模具，目前在質與量上都遠不能滿足這些支柱產業發展的需要。這幾年，我國每年要進口近10億美元的模具。我國石化工業一年生產500多萬噸聚乙烯、聚丙烯和其他合成樹脂，很大一部分需要塑料模具成形，做成制品，才能用于生產和生活的消費。生產建筑業用的地磚、墻磚和衛生潔具，需要大量的陶瓷模具;生產塑料管件和塑鋼門窗，也需要大量的塑料模具成形。從五大支柱產業對模具的需求當中，也可以看到模具工業地位之重要1.2塑料成型在工業生產中的重要性所謂注塑成型（Injection Mol

7、ding）是指，受熱融化的材料由高壓射入模腔，經冷卻固化后，得到成形品的方法。該方法適用于形狀復雜部件的批量生產，是重要的加工方法之一。注射成型過程大致可分為以下6個階段“合模-注射-保壓-冷卻-開模-制品取出”，上述工藝反復進行，就可連續生產出制品。注塑成型機可分為合模裝置與注射裝置。合模裝置主要作用是實現模具開閉以及頂出制品。合模裝置可分為如圖所示的連桿式和直接利用油壓實行合模的直壓式。塑料工業是一門新興的工業，是隨著石油工業發展應用而生的。我國塑料工業起步較晚，20世紀40年代只有酚醛和賽璐珞兩種塑料，年產量僅200t。20世紀50年代末，萬噸級聚氯乙烯裝置的投產，使塑料工業有了兩次躍進

8、，與此同時塑料成型加工機械和工藝方法也得到迅速發展，各種加工工藝都已齊全。所料作為一種新的工程材料，由于其不斷被開發與應用，加之成型工藝不斷成熟與完善，極大地促進了塑料成型模具的開發與制造。隨著工業塑料制件和日用塑料制件的品種和需求量日益增加，而且產品的更新換代周期也越來越短，對塑料的產量和質量提出了越來越高的要求。模具是工業生產中的重要工藝裝備，模具工業是國民經濟各部門發展的重要基礎之一。塑料模是指用產品質量和經濟效益的提高。近年來，我國各行各業對模具工業的發展十分重視，在重點支持技術改造的產業、產品中，把模具制造列為機械工業技術改造序列的第一位，它確定了模具工業在國民經濟中的重要地位，也提

9、出了振興模具工業的主要任務，即要盡快提高我國模具工業的整體技術水平并迎頭趕上發達國家的模具技術水平。1.3國內外CAD/CAM/CAE技術的應用和對模具發展的意義模具CAD/ CAE/ CAM 技術是改造傳統模具生產方式的關鍵技術, 是一項高科技、高效益的系統工程。它以計算機軟件的形式, 為用戶提供一種有效地輔助工具, 使工程技術人員能借助計算機對產品、模具結構、成型工藝、數控加工及成本等進行設計和優化。模具CA D/ CAE/ CAM 技術之所以發展迅速、應用廣泛,深受廣大設計人員的歡迎, 是因為它具有以下幾方面的優勢 4 , 5 : 提高模具制造的綜合質量。CAD/CAE/ CAM 系統中

10、, 制造所需數據直接取自系統數據庫, 并經系統內部直接傳送, 速度快、錯誤少。模具制造廣泛采用數控機床, 精度高、自動化程度高, 通過采用CA D/ CAE/ CAM 技術生產的模具, 精度和尺寸協調一致性得到進一步提高, 對于型腔幾何形狀復雜的大型模具質量保證, 效果尤為明顯; 節省設計時間、縮短生產周期、提高勞動生產率。模具產品更新頻繁的形勢下, 生產周期成為產品賴以生存的重要條件。采用CAD/ CAE/ CAM 技術可以大大縮短模具設計制。造周期, 模具設計時間可以( 小時)或( 分鐘)計算; 有利于實現設計方案的優化。提高模具設計水平是提高模具質量的重要環節, 采用CAD/ CAE/

11、CAM 技術可以通過計算機檢索來繼承前人的經驗積累, 采用一系列優化設計程序, 通過人機交互, 反復修改, 發揮出設計者最大的才智, 并利用計算機模擬成型, 增大設計可靠性; %有利于提高產品的標準化。CAD/ CAE/ CAM技術要求模具設計過程、生產制造過程和工藝條件的標準化, 通過信息的集成, 使產品的設計、制造過程形成一個有機的整體; & 有利于發揮設計人員的創造性。CAD/ CAE/ CAM 技術通過計算機查閱設計模具時所需數據及圖表, 速度快、精度高、不易出錯, 用于自動繪圖和編程, 可以使技術人員從繁冗的計算、繪圖和NC編程工作中解放出來, 使其可以從事更多的創造性勞動。1.4塑

12、料成型技術在國內外的發展趨勢目前, 隨著全球創新技術能力的提高和網絡計算環境的普及, 針對高質量產品及高生產效率的市場要求, 最大限度地提高模具制造業的應變能力, 滿足用戶需求, 模具CAD/ CAE/ CAM 技術的發展總體上朝著集成化、網絡化、標準化、專業化、開放性、虛擬化、專業化和智能化方向發展。 1) 集成化CAD/ CAE/ CAM 系統集成化, 可以消除分散應用CA D、CAE、CAM 單項技術所形成的( 信息孤島)現象, 最大限度地將計算機輔助設計所產生的實體模型被后續的分析、加工、工藝和仿真所利用。 2) 網絡化隨著計算機網絡技術的不斷完善, CAD/ CAE/CAM 系統的網

13、絡化已成為不可阻擋的發展趨勢。網絡化可以充分發揮系統的總體優勢, 使一個項目在多臺計算機上協作完成, 節省了大量的人力物力財力。借助現有的網絡, 用戶可用高性能的PC 機代替昂貴的工作站, 不同設計人員可以通過網絡交流設計數據,同時對模具的設計與制造進行操作和評價。 3) 標準化隨著CAD/ CAE/ CAM 系統的集成和網絡化, 為保障數據傳遞、轉化過程中不丟失, 使模具CAD/CAE/ CAM 軟件系統內部信息交流成為整體, 真正意義上實現模具制造信息傳遞的暢通, 建立產品數據轉換標準STEP 對企業發展尤為必要。 4) 開放性CAD/ CAM/ CAE 系統目前廣泛建立在開放式操作系統W

14、indow s 和UNIX 平臺上, 為最終用戶提供二次開發環境, 甚至這類環境可開發其內核源碼, 使用戶可定制自己的應用程序。5) 虛擬化虛擬制造( VM) 以仿真技術、信息技術、虛擬現實技術為支撐, 對產品設計、工藝規劃、加工制造等生產過程進行統一建模。現已在國外模具工業中有成功的應用,如美國的Foundry Service 公司采用VM 技術對整個工藝生產過程進行仿真, 根據仿真結果優化設備參數后,成功地完成了生產系統的改造, 節約了大量資金。 6) 專業化針對性的開發專用模具CAD/ CAE/ CAM 系統軟件, 或根據模具生產企業自身的特點對軟件系統進行二次開發, 這樣才有可能發揮出

15、軟件的最大潛能, 充分利用好企業自身的設備, 制造出高質量的模具產品。如日本UNISYS 株式會社的塑料模設計和制造系統CADCEU S 等。 7) 智能化隨著計算機輔助設計系統智能化程度提高, 原來繁瑣的操作逐漸被計算機智能化處理取代。如將KF( Know ledge Fusion) 引入CAD/ CAE/ CAM 系統, 使其具有專家的經驗和知識, 具有專家的推理方式和控制策略, 以及智能化的視覺、聽覺、語言的處理能力, 從而達到設計自動化的目的。第二章 塑件結構分析2.1塑件的材料性能材料：PS。基本特性：大多數商業用的PS都是透明的、非晶體材料。PS具有非常好的幾何穩定性、熱穩定性、光

16、學透過特性、電絕緣特性以及很微小的吸濕傾向。它能夠抵抗水、稀釋的無機酸，但能夠被強氧化酸如濃硫酸所腐蝕，并且能夠在一些有機溶劑中膨脹變形。典型的收縮率在0.40.7%之間。要求：鏡面處光滑透明。外表無毛刺。此放大鏡采用的材料是PS。如圖一所示：圖一 塑件PS成型特點為：1無定形料，吸濕性小，不易分解，性脆易裂，熱脹系數大，易產生應力開裂。2 流動性較好，溢邊值為0.03mm左右。3 塑件壁厚應均勻，不宜有嵌件（如有嵌件應預熱），缺口、尖角，各面應圓滑連接。4 可用螺桿或柱塞式注射機加工，噴嘴可用直通式或自鎖式。5 宜用高料溫，模溫、低注射壓力，延長注射時間有利于降低內應力，防止縮孔、變形（尤其

17、對厚壁塑件），但是料溫高易出現銀絲，料溫低或脫模劑多則透明性差。PS成型的事宜模溫為80左右，溫度過高會產生翹曲現象。所以，該材料的成型件的壁厚應均勻，脫模斜度不易過小。6 可采用各種形式進料口，進料口與塑件應圓弧連接，防止去除澆口時損壞塑件，脫模斜度宜取2以上，頂出均勻以防止脫模不良發生開裂、變形。2.2塑件的結構分析 塑件的尺寸精度分析：該塑件尺寸精度無特殊要求，所有尺寸均為自由尺寸， 該塑件外形簡單，壁厚均勻，無特殊要求。采用一模兩腔的型腔分布在一定程度上可以提高模具的生產效率，避免鋼材的無為浪費，為企業節約生產成本。 該塑件生產類型為大批量，而模具的設計要求需要冷卻系統，模具應用冷卻水

18、冷卻，冷卻要均勻，縮短成型周期，提高生產效率。 第三章 塑件的模具設計3.1塑件分型面的選擇及型腔排布3.1.1分型面的選擇模具上用以取出塑件和凝料的可分離的接觸表面稱為分型面。分型面的設計在注射模的設計中占有很重要的位置，分型面的設計可以對塑件的質量、模具的整體結構、工藝操作的難易程度以及模具的制造等有很大的影響。選擇分型面的原則有：1 分型面應選擇在塑件外形的最大輪廓處。2 分型面的選擇應有利于塑件的留模及脫模。3 保證塑件的精度要求。4 滿足塑件外觀的要求。5 便于模具的制造。6 減小成型面積。7 增強排氣效果。8 應使側抽芯行程較短。 分型面按其形狀來分有：平直分型面，傾斜分型面，階梯

19、分型面，曲面分型面，瓣合分型面。分型面的位置及形狀如圖二所示： 圖二 分型面的位置及形狀該塑件為放大鏡，外形質量表面有一定的要求，為便于生產，有利于排除模具型腔內的氣體。因為分型面取在塑件外形的最大輪廓處，能使塑件順利地脫模。因此下圖三所示的布局最為合理： 圖三 分型面布局3.1.2 型腔的布局型腔的布置若按分流道的布置特點，可分為平衡式布置和非平衡式布置。要考慮塑件材料本身自有的屬性，有課題要求知道本塑件材料采用PS料，其成形性和流動性較好，適宜采用一模多腔的型腔分布。制件在型腔中的方位選擇是否合理，將直接影響模具總體結構的復雜程度。考慮到模具整體結構的平穩性，型腔的布置通常也要遵循對稱平衡

20、等原則，根據本塑件精度要求不是特別高、結構不是很復雜的結構特點，采用一模兩腔，這既能滿足實際生產的需要又提高了效率節約了資源。一般應盡量避免與開合模方向垂直或傾斜的側向分型和抽芯，同時還需考慮制件的精度和質量的影響、澆口的設置、生產批量、成型設備及自動化程度等因素。由于塑件外形是對稱的，結構簡單，不需要側向分型，所以型腔排列方式有左右對稱及左右反對稱，為了便于流道的設計，所以只有左右反對稱排列的型腔。如圖四所示： 圖四 型腔布局3.2 塑件澆注系統的設計3.2.1主流道設計主流道是澆注系統中從注射機噴嘴與模具相接觸的部位開始，到分流道為止的塑料熔體的流動通道。普通流道的組成：主流道、分流道、澆

21、口、冷料井。其設計要點如下：1熱量及壓力損失要少；2結合型腔布局的考慮；3利于型腔內空氣的排放；4適應塑料的成型工藝性能； 5防止型芯變形和嵌件移動；6保證塑件外觀質量；7降低成本，提高效率。噴嘴如下圖五所示圖五 噴嘴3.2.2分流道的設計 分流道是熔料從主流道注入型腔前的過渡部位，其作用是通過流道截面及方向變化使熔料平穩轉換流向注入型腔。分流道的形狀及尺寸應滿足在相等截面積時其周長為最小的要求，從而減少熔料散熱面積和摩擦阻力。 分流道的截面形狀一般可分為圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等。如圖六所示：圖六 分流道截面形狀由上圖各流道的優缺點結合塑件的特征可以選擇圓形，其表面積可使熱量和壓力損失

22、達到最小。3.2.3澆口的設計澆口是流道與型腔之間最短的一段距離，能夠增加和控制塑料進入型腔的流速并封閉裝填在型腔內的塑料。澆口分類：（1）非限制性澆口；（2）限制性澆口限制性澆口的形式有很多種類型，常用有以下類型：點澆口、潛伏式澆口、側澆口、中心澆口。澆口位置的選擇原則：a盡量縮短流動距離；b澆口應開設在塑件壁最后處；c必須盡量減少或避免熔接痕；d應有利于型腔中氣體的排出；e避免產生噴射和蠕動；f不在承受彎曲或沖擊載荷的部位設計澆口；g澆口位置的選擇因注意塑件外觀質量。如圖七所示，本塑件采用的是側澆口，塑料流通過澆口進入型腔一段很細，到脫模的時候可以很方便的分離。 圖七 澆口3.2.4冷料穴

23、的設計定義：用一個井穴將主流道延長以接受冷料，防止冷料進入澆注系統的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔所產生的冷料的井穴稱為冷料穴。作用：冷料穴除了具有容納冷料的作用以外，同時還具有在開模時將主流道和分流道的冷凝料鉤住，使其保留在動模一側，便于脫模的功能。冷料井一般開設在主流道對面的動模板上（也即塑料流動的轉向處），其標稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度約為直徑的11.5倍，最終要保證冷料的體積小于冷料井的體積，冷料井有六種形式，常用的是端部為Z字形和拉料桿的形式，具體要根據塑料性能合理選用。本塑件采用端部為Z字形拉料桿形式的冷料穴，如下圖八所示，是最常用地一種形式，開模時主流道凝料被

24、拉料桿拉出。圖八 Z字形拉料桿的冷料穴3.3模具推出機構的設計 推出機構：把塑料制品從模具的成型零件上脫出的機構。 1.推出機構的分類：按其推出動作的動力來源分為手動推出機構、機動推出機構、液壓和氣動推出機構。按其推出零件的類別可分為：推桿推出機構、推管推出機構、推件板推出機構、凹模或成型推桿推出機構、多元綜合推出機構等。2.推出機構的設計原則：（1）推出機構應盡量設在動模一側；（2）保證塑件不應推出而變形損壞；（3）機構簡單動作可靠；（4）良好的塑件外觀，推出塑件的位置應盡量設在塑件的內部，以免推出痕跡影響塑件的外觀質量；（5）合模時的正確復位。3.在一次脫模中，常用推桿脫模機構，因為推桿加工方便，滑動阻力小，可以在產品任意位置配置，跟換方便，脫模效果好，在實際生產中廣泛采用。本塑件結構簡單，應將推桿設置在塑件對型芯包裹較緊處。即可在每個產品上設置，頂面圓柱形推桿，如下圖九所示：圖九 推桿推桿的分布位置如下圖十所示： 圖十 推桿的分布及形狀3.4水路的設計1.溫度調節的重要性 注射模的溫度對塑料溶體的充模流動、固化定型、生產效率及塑件的形狀和尺寸精度都有重要的