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1、阻尼盘注射工艺及模具设计阻尼盘注射工艺及模具设计阻尼盘注射工艺及模具设计 摘 要模具制造技术迅速发展，已成为现代制造技术的重要组成部分，如模具的 CAD/CAM 技术，模具的激光快速成型技术，模具的精密成形技术，模具的超精密加工技术。塑料产品从产品设计到成型生产包括塑料制品设计、模具设计、模具制造和注塑工艺参数选择等几个主要方面。长期以来，模具设计主要依赖设计者的经验和技巧，设计合理与否、制品有无缺陷只有通过试模才知道，致使模具及塑料产品的设计与制造周期长、成本高，产品质量不易保证，废品率高，缺乏市场竞争力。本设计介绍了电动剃须刀外壳模具设计，该注射模采用了一模两腔的结构。本文在进行设计之前首
2、先采用 UG 分析软件对零件进行分析，该分析主要目的是在分析成型工艺合理性的同时，优化型腔布局形式，根据分析结果确定合理的成型工艺和较好的型腔布局形式。然后就可以在 UG 设计软件中进行模具结构的设计了，模具各个系统的设计都是在这个模块中进行的。本文后面着重介绍了塑件的工艺性分析、浇注系统的设计、排气系统、导向与定位机构、脱模机构、侧向分型抽芯系统的设计、成型零件的设计、标准模架选择、温度调节系统、各参数的校核等。并使用 AutoCAD 软件绘制总装配图及模具主要的零件图。同时简单的编制了主要模具零件的加工工艺过程卡。关键词：注塑模具；阻尼盘；UG；注塑成型；模具设计AbstractDie R
3、azor shell;UG; Injection molding; Mold design引言（一）塑料及塑料工业的发展塑料是以树脂为主要成分的高分子有机化合物，简称高聚物。塑料其余成分包括增塑剂、稳定剂、增强剂、固化剂、填料及其它配合剂.塑料制件在工业中应用日趋普遍，这是由于它的一系列特殊的优点决定的。塑料密度小、质量轻，大多数塑料的密度都 1.01.4g/3 之间，相当于钢材密度的 0.11 和铝材密度的 0.5 左右，所以有以“塑代钢”的优点。塑料比强度高；绝缘性能好，介电损耗低，是电子工业不可缺少的原材料；塑料的化学稳定性高，对酸、碱和许多化学药品都有很好的耐腐蚀能力；塑料还有很好的减
4、摩、耐磨及减震、隔音性能也较好。因此，塑料跻身于金属、纤维材料和硅酸盐三大传统材料之列，在国民经济中，塑料制件已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。塑料工业的发展阶段大致分为以下及个阶段：初创阶段 30 年代以前，科学家研制分醛、硝酸纤维和聚酰胺等热塑料，他们的工业化特征是采用间歇法、小批量生产。发展阶段 30 年代，低密度聚乙烯、聚氯乙烯等塑料的工业化生产，奠定了塑料工业的基础，为其进一步发展开辟了道路。飞跃阶段 50 年代中期到 60 年代末，塑料的产量和数量不断增加，成型技术更趋于完善。稳定增长阶段 70 年代以来，通过共聚、交联、共混、复合、增强、填充和发泡等方法来改进塑料性能，提高产
5、品质量，扩大应用领域，生产技术更趋合理。塑料工业向着自动化、连续化、产品系列化，以及不断拓宽功能性和塑料的新领域发展。我国塑料工业发展较晚，40 年代只有酚醛和赛璐珞两种塑料，年产仅 200t。50 年代末，由于万吨级聚氯乙稀装置的投产和 70 年代中期引进石油化工装置的建成投产，使塑料工业有了两次的跃进，于此同时，塑料成型加工机械和工艺方法也得到了迅速的发展，各种加工工艺都已经齐全。塑料由于其不断的被开发和应用，加之成型工艺的不断发展成熟于完善，极大地促进了成型模具的开发于制造。随者工工业塑料制件和日用塑料制件的品种和需求的日益增加，而且产品的更新换代周期也越来越短，对塑料和产量和质量提出了
6、越来越高的要求。（二）塑料成型在工业生产中的重要作用模具是工业生产中重要的工艺装备，模具工业是国民经济各部门发展的重要基础之一。塑料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一种类型。模具设计水平的高低、加工设备的好坏、制造力量的强弱、模具质量的好坏，直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基础” ，日本则称“模具是促进社会繁荣富裕的劳动力” 。近年来，我国各行业对模具的发展都非常重视。1989年，国务院颁布了“当前产业政策要点的决定” ，在重点支持改造的产业、产品中，把模具制造列为机械技术改造序列的第一位，它确定了模具
7、工业在国民经济中的重要地位，也提出了振兴模具工业的主要任务。总之，要尽快提高我国模具工业的整体技术水平并迎头赶上发达国家的模具技术水平。（三）塑料成型技术的发展趋势一副好的塑料模具与模具的设计、模具材料及模具制造有很大的关系。总观世界发展趋势，塑料成型技术的发展可以归纳为以下几个方面：模具的标准化为了适应大规模成批生产塑料成型模具和缩短模具制造周期的需要，模具的标准化工作十分重要，目前我国模具标准化程度只达到了 20%。注射模方面关于模具零件、模具技术条件和标准模架等有了一些国标。当前的任务是重点研究开发热流道标准元件和模具温控标准装置，精密标准模架，精密导向件系列，标准模板及模具标准件的先进
8、技术和等向性标准化模块等。加强理论研究随着塑料制件的大型化和复杂化，模具的重量达到数吨甚至十多吨，这样大的模具，若只凭经验设计，往往会因设计不当而造成模具报废，大量的资金被浪费，所以大型模具还是要向理论设计方面发展，如模板刚度、强度的计算和充型流动理论的建立。塑料制件的精密化、微型化和超大型化为了满足各种工业产品的使用要求，塑料成型技术正朝着精密化、微型化和超大型化等方面发展。精密注射成型是能将塑料制件尺寸公差保持在 0.010.001之内的成型工艺方法，其制件主要用于电子、仪表工业。微型化的塑料制件要求在微型的设备上生产。目前，德国已经研究出注射量只有 0.1g 的微型注射机，而法国有注射量
9、为 17万 g 的超大型注射机，合模力为 150MN；美国和日本也有较先进的注射机。目前，国产注射机的注射量也已达 3.5 万g，合模力为 80MN。新技术、新工艺的研制、开发和应用随着塑料成型技术的不断发展，模具新材料、模具加工新技术和模具新工艺方面的开发已成为当前模具工业生产和科研的主要任务之一。十多年来，国内外在塑料行业投入了大量的资金和研究力量，取的了许多成果。例如：材料方面有预硬钢、马氏体时效钢、耐腐蚀钢等，模具加工技术方面有广泛应用仿形加工、电加工、数控加工及微机控制加工等；另外，模具 CAD/CAM/CAE 技术也进入了实用阶段。（1）全面推广 CAD/CAM/CAE 技术 模具
10、 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及 CAD/CAM/CAE 技术的条件已基本成熟，各企业将加大 CAD/CAM 技术培训和技术服务的力度；进一步扩大 CAE 技术的应用范围。计算机和网络的发展正使 CAD/CAM/CAE 技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。（2）模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不
11、同数控系统的加工程序、不同格式的 CAD 数据，用于模具制造业的“逆向工程” 。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。加入世贸组织后，我国将获得一个更加稳定的国际经贸环境，从而有利于我国的改革开放有利于我国与各国、各地区的经济贸易合作，有利于世界经济的稳定发展。我国在制定法律法规时要遵守 WTO 的规则，增加透明度，减少行政干预等；在市场开放方面，需要逐步降低关税，取消非关税措施，开放服务业市场等。这无论在观念上还是在体制上都会带来一定的变化。我国加入 WTO 同时也将为各国、各地区的贸易伙伴提供更好、更稳定的市场进入机会。使我国的投资环境将
12、更为宽松、透明、稳定，我国的利用外资领域将进一步扩大，我国的市场体系将更加完善和发达。国内和国外模具企业都可以从中得到更多的机会和收益。一 塑件成型工艺性分析1、塑件图如图 1-1 所示：2、塑件的分析(1)外形尺寸：该塑件最大厚为 1.5mm，是回转体的塑件，塑件外形尺寸不大，塑料熔体流程不太长，适合于注塑成型。(2)精度等级：表面无痕迹，要求光滑，一般精度公差等级为 MT3，未注公差的尺寸取公差为 MT5 级。(3)脱模斜度：POM 属热塑性塑料，有良好的冲击强度和疲劳强度， 。根据进口端盖的结构特点，在不影响其外观的情况下，查脱模斜度表，选塑件脱模斜度为以便脱模。3、POM 的性能分析P
13、OM 是一种高熔点、高结晶性的热塑性塑料。在工程中应用广泛。聚甲醛综合力学性能好。强度、硬度很高，良好的冲击强度和疲劳强度和好的耐磨性。聚甲醛吸水性好，成型前不需要干燥，制品尺寸稳定性好。其性能指标见下表 1-1：4、注射成型过程及工艺参数4.1 注塑成型过程（1）成型前准备：对 POM 的色泽、粒度和均匀度等进行检验，由于 POM 吸水性小，成型前不需要干燥。（2）注射过程：塑件在注射机料筒经过加热、塑化达到流动的状态后，由模具的浇注系统进入模具行腔成型，其过程包括加料、塑化、充模、保压、倒流、冷却和脱模等几个阶段。（3）塑件的后处理：处理的介质为空气和水，处理温度为 6075，处理时间为
14、1620s。4.2 注射工艺参数（1）注射机：螺杆式，螺杆转速为 30r/min。（2）料筒温度 t/: 前段 160170中段 170180后段 180190（3）模具温度 t/：90120（4）喷嘴温度 t/：170180（5）注射压力 Mpa: 130（6）成型时间：注射时间：2090保压时间：05冷却时间：2060总 周 期：50160二 拟定模具的结构形式和初选注塑机2.1 分型面位置的确定通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在后盖截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，其位置如下图 1-2所示：.2 型腔数量和排位方式的确定（1）型腔数量的确定。综合考虑浇注系统，该塑件精度要求不是
15、很高，塑件体积也不大，又是大批量生产，本塑件结构规则。因此，为能提高塑料成型的生产率，降低制件的成本，选用多型腔模具，即一模八腔的模具结构。（2）行腔排列方式的确定。由于本次设计采用一模八腔结构，因此，对于多型腔模具，型腔的排布与浇注系统密切相关，所以在模具设计时应综合考虑，型腔的排布应使每个型腔都能通过浇注系统从总压力中均匀得分得所需足够压力，以保证塑料熔体能同时均匀充满每一个型腔，从而使各个型腔的制件内在质量均一稳定，所以本次设计型腔的排列方式采用了平衡式。2.3 注射机型号的确定2.3.1 注射量的计算本塑件用 UG 软件进行建模，运用软件自带的计算功能，计算得塑件的体积及质量如下：塑件
16、体积：V 塑=0.33cm3塑件质量：m 塑= V 塑 =1.050.33=0.35g式中，可根据参考文献，塑料 POM 的密度为 =1.41g/ cm32.3.2 浇注系统凝料体积的初步估算浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的 0.21 倍来估算。由于本次采用流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按塑件体积的 1 倍来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积（即浇注系统的凝料和两个塑料体积之和）为V 总2nV1280.35=5.62.3.3 选择注塑机根据以上计算得出在一次注射过程中注入模具型腔的塑料的总体积为 V 总=5.6，查参考文献1V 公=V 总/0.8=5.6/0.8=7。根据以上的计算，初步选择公称注射量为 30。注射机型号为 XS-Z-30，其主要技术规格如下表 1-2：参考文献1 程志远.实用注塑模设计手册M中国轻工业出版社XX2 张信群,塑料成型工艺与模具结构M北京：人民邮电出版社，XX3 窦召领模具机械加工技术M武汉：科技大学出版社，X
