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1、 第1章 概论1.1 课题来源、目的及意义本课题为自拟的导纸轮注塑模设计。塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的，在国内，起步较晚，但发展迅速，特别是这几年，无论是质量、技术和制造能力都有很大发展，取得很大的成绩，本次设计为了让我们进一步懂得如何运用CAD制图软件对塑料件进行设计，了解国内外注塑模技术现状，从而对塑料件的几何构造和成型工艺进行优化，为将来的工作奠定基础。现在CAD/CAM/CAE技术在塑料模的设计制造上应用越来越普遍，特别是CAD/CAM技术的应用较为普遍，取得了很大成绩。目前，使用计算机进行产品零件造型分析、模具主要结构及零件的设计、数控机床加工的编程等已成为精密、大型塑
2、料模具设计生产的主要手段。一些塑料模主要生产企业利用计算机辅助分析技术对塑料注塑过程进行流动分析、冷却分析、应力分析等，合理选择浇口位置、尺寸、注塑工艺参数及冷却系统的布置等，使模具设计方案进一步优化，也缩短了模具设计和制造周期。1.2 我国塑料模具现状与发展趋势 按照我国国家标准全国工农产品分类与代码（GB7635-87），模具共分10大类46小类。塑料模具是其中一个大类。按产值计算，目前我国塑料模具产值约占全部模具的1/3左右。2000年预计塑料模具产值可望到近100亿元。将各种塑料成型为制品的模具统称为塑料模具。按GB7635-87，塑料模具分7类，它们是：热塑性塑料注塑模、热固性塑料注
3、塑模、热固性塑料压塑模、挤塑模、吹塑模、真空吸塑模和其他类塑料模。在各类塑料模具中，注塑模的量最大，也最有代表性。 在高分子材料加工领域中，用于塑料制品成形的模具，称为塑料成形模具，简称塑料模。塑料模优化设计，是当代高分子材料加工领域中的重大课题。塑料模是塑料制品生产的基础之深刻含义，正日益为人们理解和掌握。当塑料制品及其成形设备被确定之后，塑料质量的好坏及生产效率的高低，模具因素约占80%。由此可知，推动模具技术的进步应是刻不容缓的策略。尤其大型塑料模的设计与制造水平，常可标志一个国家工业化的发展程度。1.2.1 我国塑料模的发展 塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的，在我国，起步较晚
4、，但发展很快，特别是最近几年，无论在质量、技术和制造能力上都有很大发展，取得了很大成绩。可以从下列几个方面来看。CAD/CAE/CAM技术在塑料模的设计制造上应用越来越普遍，特别是CAD/CAM技术的应用较为普遍，取得了很大成绩；电子信息工程技术的应用进一步提高了塑料模的设计制造水平；几年前还是刚刚开始应用的气体辅助注射成型技术近年来发展很快，更趋成熟；近年来的热流道技术发展很快，热流道模具比例亦不断提高；目前国内生产的小模数塑料齿轮等精密塑料模具已达到国外同类产品水平。经过多年的模具材料和设计方案的改进，采用优质模具钢，对模具工作零件进行相应的热处理，采用高质量模架再镶入淬火工具钢件等结构，
5、使模具寿命不断提高，不少模具的寿命已能达到100万次以上，并且模具的效率不断提高。采用了模具先进加工技术及设备，使模具制造能力大为提高。1.2.2 我国塑料模具的差距我国塑料模具的质量、技术和制造能力近年来确实发展很快，塑料模的设计技术、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模的开发和应用，有些已达到或接近国际水平，尤其是随着改革开放政策的不断深入，“三资”企业蓬勃发展，对我国塑料模具设计制造水平的提高起到了非常大的作用。然而，由于我国模具制造基础薄弱，各地发展极不平衡，因此总体看，与国际先进水平相比和国内外市场需求相比，差距很大，主要表现在：塑料模具产品水平，工艺装备水平，开发能力及
6、经济效益方面，管理方面以及产需矛盾，而且专用塑料模具钢品种少、规格不全，质量尚不稳定。这些是我国塑料模具发展急待解决的问题，也是我国塑料模具发展的趋势。1.2.3 我国塑料模具的发展趋势塑料模技术，包括设计技术、材料选择、加工技术管理与维修技术等多个领域，属于系统工程技术。随着塑料模应用领域不断扩大，地位的不断提高，对此国家已制定出明确的奋斗目标。由于塑料工业的快速发展及上述各方面差距的存在，因此我国今后塑料模具的发展速度必将大于模具工业总体发展速度。“十五”期间，预计每年可望达到12%以上的市场增长率。塑料模具生产企业在向着规模化和现代化的同时，“小而专”、“小而精”仍旧是一个必然的发展趋势
7、。从技术上来说，为了满足用户对模具制造的“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低、的要求，以下发展趋势也是较明显的。在模具设计制造中将全面推广CAD/CAE/CAM技术，快速原型制造及相关技术将得到更好的发展，高速铣削加工将得到更广泛的应用，模具高速扫描及数字化系统将在逆向工程中发挥更大作用，电火花铣削加工技术将得到发展，超精加工和复合加工将得到发展，热流道技术将得到推广，气体辅助注射技术和高压注射成形等工艺将进一步发展，模具标准化程度将不断提高，优质材料及先进表面处理技术将进一步得到重视，模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展，模具自动加工系统的研制和发展以及虚拟技术得到发展，我国塑料
8、模具发展要想赶上甚至超过国外先进技术，以上的发展是必然的趋势。1.3. 课题设计内容 运用CAE软件对导纸轮注塑过程进行模拟分析，确定最佳的浇注位置和最优的保压曲线，以达到优化注塑件的目的。通过对塑料件结构分析及利用CAE软件的分析结果，确定模具结构。并设计全部模具零件，完成装配。1.3.1 塑料件分析 制品无精度要求，取IT4级精度。制品呈细长圆管形，塑料件见图1，表面去毛刺、无缺陷。在其外圆分布有六个直径较大且壁较薄的凸缘。为了便于制品成型，尽量缩短塑料在注射过程中的流程，因此设置了点浇口。由于塑料件细长中空，在成型时，中间的型芯在定位时有一定的困难，故在制品允许存在工艺孔的条件下设置了支
9、撑杆，用以提高型芯的刚性。为了保证开模过程中使制品留在动模一侧，在定模一侧设置顶杆。此模具可采用双脱模机构注塑模具。 1.3.2 塑件材料的成型特性与工艺参数选用塑件材料为ABS。ABS 是由丙烯晴、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组成的各自特性使ABS具有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度坚韧，良好的加工性和染色性能等一系列良好的综合性能。ABS无毒、无味、呈微黄色，成型的塑料有较好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降。有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电器性能。ABS的主要成型特点：1）成型压力较高；2）塑料上的脱模斜度宜稍大；3）成型加工应进行干燥处理；4）模具设计时
10、应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力；5）要求塑件精度高时，模具温度可控制在50 至60摄时度，要求塑件光泽和耐热时，应控制在60至80 摄时度。 ABS注射成型的主要工艺参数 如表1.1。表1.1 ABS注射成型主要工艺参数树脂名称ABS注射机类型螺杆式螺杆转速，(r/min) 形式3060直通式喷嘴温度（）180190 前 料筒温度（） 中 后200210210230180200模具温度（）5070注射压力（MPa）7090保压压力（MPa）5070注射时间（s）35保压时间（s）1530冷却时间（s）15 30总周期 （s）4070密度（g/3）1.011.08收缩率 （%）0.40.7
11、第2章 注塑模设计2.1注射机的选择2.1.1 制件体积的计算由于塑件形状不规则，可通过CAD制图软件UG对其进行体积分析，分析得其体积为： V件=44cm3=1.021.16g/cm3浇注系统的体积取塑件的20%，则：V浇注=4420%=8.8cm3V总=V件+ V浇注=52.8cm3其总质量为：M总= V总=52.81.10=58.08g 2.1.2注射机的选择为了保证制件的质量，又可充分发挥设备的能力，注射模一次成型的塑料重量应在注射机理论注射量的50%80%之间为好，则：V注=V总80%=66cm3注射机注射容量取100 cm3。初选注射机型号：SZ-100/60，由常熟市塑料机械总厂
12、生产的立式塑料注射机，其相关数据见表2.1。表2.1 SZ-100/60型注射机相关数据理论注射量/ cm3100螺杆直径/35拉杆间距/mm380300注射压力/Mpa150锁模力/KN600 模具厚度/ 最大 最小34010移模行程/260 喷嘴/ 球半径 孔直径1242.1.3注射机校核2.1.3.1锁模力的校核根据公式2.1计算其锁模力，式中 2.1型腔的压力(MPa)；塑件与浇注系统在分型面上的投影面积（mm2）； 锁模力（KN）=35MPa 将 A=5000mm2代入上式，得 F锁165 KN 600 KN,满足条件,故可以选择SZ-100/60型注射机。2.1.3.2模具外形尺寸校核模具长宽尺寸应与注射机的拉杆间距相适应，以保证模具至少能从一个方向穿个拉杆间的空间安装在注射机上。选取模具外形尺寸为400200， 符合模具厚度：注射机的最大和最小厚度为34010mm，模具厚度为250mm， 符合开模行程：SH1+H2+（510）2.2S注射机的最大开模行程（mm） H1塑件脱出距离 H2包括流道凝料在内的塑件高度（mm） 定模固定板与定模型腔板分开的距离（保证取出主
