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1、照相机支架塑模设计,设计者：范明飞指导教师：刘莉,1、绪论,1、当前国内塑料模具发展的巨大空间以及发展趋势近年来我国塑料模具业发展的相当快，目前，塑料模具在整个模具行业中约占30%左右的产值。当前国内塑料模具市场以注射模需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具。我国国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，仅汽车行业将需要各种塑料制品36万吨；电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过1000万台；彩电的年产量已超过3000万台。到2010年，在建筑与建材行业方面，塑料门窗的普及率为30 ，塑料管的普率将达到50，这些都将大大增加对塑料模具的需求。,目前，全世界模具的年产值约为65O及亿美元，我
2、国模具工业的产值在国际上排名位居第三位，仅次于日本和美国。近几年来，虽然我国模具工业的技术水平已取得了很大的进步，但总体上与工业发达的国家相比仍有较大的差距。未来我国模具工业和技术的主要发展方向将是： （1）、大力普及、广泛应用CADCAECAM技术，逐步走向制造集成化。现代模具设计制造不仅应强调信息的集成，更应该强调技术与人员、管理的集成。 （2）、逐步掌握大型、精密、复杂与长寿命模具的设计与制造技术，减少模具的进口量、增加模具的出口量。 （3）、在塑料注射成型模具中，积极应用热流道，推广气辅或水辅注射成型，以及高压注射成型技术以满足特殊产品的成型需要。,（4）、提高模具标准化水平和模具标准
3、件的使用率。目前我国模具商品化、标准化率均低于30 ，而先进国家均高于70，每年要从国外进口相当数量的模具标准件，其费用约占年模具进口额的3一8。 （5）、发展快速制造成型和快速制造模具，即快速成型制造技术，在较短的时间内设计并制造出产品的原型与模具，降低成本迅速推向市场。 （6）、开发优质模具材料和先进的表面处理技术，提高模具的可靠性。 （7）、研究和应用模具的高速测量技术、逆向工程与并行工程，最大限度地提高模具的开发效率与成功率。本次设计是对照相机支架塑件进行注射模设计，包括了对塑件产品的工艺分析、塑料性能分析、模具的整体结构设计与计算等等。首先是根据塑件实物对塑件产品进行Auto CAD
4、测绘，并进行产品相关性能的计算分析，然后用Auto/CAD软件将该套模具的总装图与主要零部件进行了绘制，故在保证设计质量的同时与传统的设计方法相比速度也有所提高，设计思路及要求符合现代模具设计的潮流和未来的发展方向。,2、塑料模具市场分析 塑料模具在高技术驱动和支柱产业应用需求的推动下，形成了一个巨大的产业链条，从上游的材料工业和加工、检测设备到下游的机械、汽车、摩托车、家电、电子通信、建筑建材等几大应用产业，塑料模具发展方兴未艾。 随着发达国家模具产业和技术的对外转移以及中国产业结构的调整，与轿车、家电和电子业相关的精密模具的需求不断增加，从速度、品质、成本及服务等多方面加速了模具产业的竞争
5、步伐，从而不断提升国内模具标准化和精密化等方面的技术水准。经过多年努力，塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等在中国越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统组件；针对市场关键零部件、微孔、精细结构组件的加工要求，追求精密模具的开发以提高产品附加值，已成为一些中小企业发展之道。,3、中国塑料模具工业发展现状与展望 整体来看，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技
6、术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。 加入WTO，给塑料模具产业带来了巨大的挑战，同时带来更多的机会。由于中国塑料模具以中低档产品为主，产品价格优势明显，有些甚至只有国外产品价格的1/51/3，加入WTO后，国外同类产品对国内冲击不大，而中国中低档模具的出口量则加大；在高精模具方面，加入WTO前本来就主要依靠进口，加入WTO后，不仅为高精尖产品的进口带来了更多的便利，同时还促使更多外资来中国建厂，带来国外先进的模具技术和管理经验，对培养中国的专业模具人才起到了推动作用。,2006年，中国塑料模具总产值约300多亿元人民币，其中出口额约58亿元人民币。根据海关统计资料，2006年中国共
7、进口塑料模具约10亿美元，约合83亿元人民币。由此可以得出，除自产自用外，市场销售方面，2006年中国塑料模具总需求约为313亿元人民币，国产模具总供给约为230亿元人民币，市场满足率为73.5%。进口的塑料模具中，最多的是为汽车配套的各种装饰件模具、为家电配套的各种塑壳模具、为通信及办公设备配套的各种注塑模具、为建材配套的挤塑模具以及为电子工业配套的各种塑封模具等。出口的塑料模具以中低档产品居多。由于中国塑料模具价格较低，在国际市场中有较强的竞争力，所以进一步扩大出口的前景很好，近几年出口年均增长50%以上就是一个很好的证明。,虽然近几年模具出口增幅大于进口增幅，但所增加的绝对量仍是进口大于
8、出口，致使模具外贸逆差逐年增大。这一状况在2006年已得到改善，逆差略有减少。模具外贸逆差增大主要有两方面原因：一是国民经济持续高速发展，特别是汽车产业的高速发展带来了对模具旺盛需求，有些高档模具国内的确生产不了，只好进口；但也确实有一些模具国内可以生产，也在进口。这与中国现行的关税政策及项目审批制度有关。二是对模具出口鼓励不够。现在模具与其它机电产品一样，出口退税率只有13%，而未达17%。 从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些技术含量高的大型、精密、复杂、长寿命模具，并大力开发国际市场，发展出口模具。随着中国塑料工业，特别是工程塑料的高速发展，可以预见，中国塑料模具的发展速度仍将
9、继续高于模具工业的整体发展速度，未来几年年增长率仍将保持20%左右的水平。,2.塑件成型工艺分析,2.1塑件（照相机支架）分析,塑件的工作条件对精度要求较高，根据ABS的性能可选择其塑件的精度等级为3级精度（查阅塑料成型工艺与模具设计P67表3-9）。得塑件的体积为：V塑=2.16cm3 塑件的质量为：W塑 =V塑r塑=2.27(g)。,2.2选用的塑件材料种类,2.2.1塑料分子结构式,聚苯乙烯（简称PS）比重：1.05克/立方厘米成型收缩率：0.6-0.8% 成型温度：170-250,2.2.2综合性能,比热容： 1340J/（kg.k）热变形温度： 65-950oC抗拉屈服强度: 35-
10、63Mpa拉伸弹性模量： 2.8-3.5%Gpa抗弯强度： 61-98Mpa 抗压强度： 80-112MPa断裂伸长率 ： 1.0%抗拉强度： 35-63MPa,2.2.3基本特性,聚苯乙烯的分子链上有结构庞大的苯环，故柔顺性差，质地脆硬，抗冲击性能差，敲打时发出类似金属的响声。 聚苯乙烯属于非结晶型聚合物，机械强度低于硬质聚氯乙烯，尤其是相对分子量较小的品种强度更差。 聚苯乙烯具有良好的可塑流动性和较小的成型收缩率，是成型工艺最好的塑料品种之一，容易制得形状复杂的制品。 聚苯乙烯无色透明，透光性仅次于有机玻璃，容易着色，常用于制造要求透明或颜色鲜艳的制品。 聚苯乙烯具有很小的吸水率，在潮湿的
11、环境中尺寸变化很小，适用于制造要求尺寸稳定的制品，如仪表仪器壳体等。 聚苯乙烯具有优良的电绝缘性能，尤其是在高频条件下的介电损耗仍然很小，是优良的高频绝缘材料。聚苯乙烯的主要缺点是脆性大，形状复杂的制品成型后存在较大的内应力时，常会在使用中自行开裂。为改善聚苯乙烯的脆性，加入少量的聚丁烯可明显降低脆性，提高冲击韧性，这种塑料即为聚苯乙烯。,2.2.4物理性能,电绝缘性能(尤其是高频绝缘性能)优良,无色透明,其透光率仅次于有机玻璃（PMMA）,着色性、耐水性、化学稳定性良好,强度一般,但质脆,易产生应力脆裂,不耐苯、汽油等有机溶剂，适于制作绝缘透明件、装饰件及化学仪器、光学仪器、电器、仪表壳等零
12、件。,2.2.5成型特性,（1）无定形料,吸湿小,成型前可无须干燥,不易分解,但热膨胀系数大,易产生内应力、流动性较好,可用螺杆或柱塞式注射机成型。（2）宜用高料温,高模温,低注射压力,延长注射时间有利于降低内应力,防止缩孔、变形。（3）可用各种形式浇口,浇口与塑件圆弧连接,以免去除浇口时损坏塑件。（4）脱模斜度大,顶出均匀、塑件壁厚均匀,最好不带镶件,如有镶件应预热。,2.2.6 注射成型的特点,1.无定形料、吸湿性小，不易分解，性脆易裂，热膨胀系数大，易产生应力开裂。 2.流动性能较好，溢边值0.03mm左右。 3.塑件壁后均匀，不宜有镶件，缺口，尖角，各方面应圆滑连接。 4.可用螺杆或柱
13、塞式注射机加工，喷嘴可用直通式或自锁式。 5.宜用高料温、模温、低注射压力，延长注射时间有利降低内应力，防止缩孔，变形，但是温高易出银丝，料温低或脱模剂多则透明性差。 6.可采用各种形式进料口、进料口与塑件应圆弧连接，防止去除浇口时损坏塑件；脱模斜度宜取2度以上，顶出均匀以防止脱模不良发生。,2.3 PS的注射成型工艺,2.3.1 注射成型工艺过程,（1）预烘干装入料斗预塑化注射装置准备注射注射保压冷却脱模塑件送下工序（2）清理模具涂脱模剂合模注射,2.3.2 PS的注射成型工艺参数,注射机类型： 柱塞式喷嘴形式： 直通式喷嘴温度： 160-170 oC料筒温度：前段 170-190 oC后段
14、 140-160 oC模具温度： 20-60 oC注射压力： 60-100 Mpa保压力： 30-40 Mpa注射时间： 0-3 S保压时间： 16-40 S冷却时间： 16-30 S成型周期： 40-90 S适用注射机类型： 螺杆、柱塞均可,2.4 塑件可能产生的缺陷及相应的消除措施,缺料（注射量不足）、气孔、溢料飞边、熔接痕强度低、表面硬度、强度不足等等； 以上缺陷可以酌情采取加大主流道、分流道、浇口、加大喷嘴尺寸、增大注射压力、提高模具温度等措施予以消除。,3.拟定模具结构形式,3.1 确定型腔数量及排列方式,一般来说，精度要求高的小型塑件和大、中型塑件优先采用一模一腔的结构，对于精度要
15、求不高的小型塑件（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具，可以提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。设计时还应注意以下几点：a.尽可能采用平衡式排列，确保制品质量的均衡和稳定；b.型腔布置与浇口开设部位应力求对称，以便防止模具承受偏载而产生溢料现象；c.尽量使型腔排列得紧凑，以减小模具的外形尺寸。,3.2 模具结构形式的确定,a.多型腔单分型面模具：塑件外观质量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。b.多型腔多分型面模具：塑件外观质量要求高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此结构。,已知的塑件体积V塑或质量W塑 ，又因为此产品属大批量生产的塑件，但制件尺寸、精度、表面粗糙度较高，综合考虑生产率和生产成本及产品质量等各种因素，以及注射机的型号选择，初步确定采用一模两腔对称性排布,分流道直径可选1.59.5mm。由塑件的外形尺寸和机械加工的因素，确定采用侧浇口，根椐塑件的材料及尺寸，浇口直径可选1.41.8mm。 由以上分析初步拟定采用一模两腔，排列方式如右图,4.注塑机型号的确定,4.1塑件计算,根据塑件的外形尺寸和质量等决定影响因素，初步估算浇注系统的体积，V浇=89cm3。其质量约为：W浇=V浇r塑=7.58.5g。S=(nW塑+ W浇) /0.8=2324g。所以，选择用注射机型号为：XS-Z-60。,
