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1、POM水龙头壳体注塑模设计与制造设计 作者： 日期：2 个人收集整理 勿做商业用途引 言模具技术已经成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。模具技术能促进工业产品的发展和质量的提高，并能获得极大的经济效益，模具是“效益放大器,用模具生产的产品的价值往往是模具价值的几十倍、上百倍。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石,日本把模具誉为“进入富裕社会的原动力。模具工业在我国已经成为国民经济发展的重要基础工业之一。国民经济的支柱产业如机械，电子，汽车，石油化工和建筑业等都要求模具工业的发展与之相适应，都需要大量模具，特别是汽车、电机、电器、家电和通信产品中6080的零件都要依靠模具成形。我国石
2、化工业一年生产500多吨聚乙烯、聚丙烯和其他合成树脂，很大一部分需要塑料模具成形，做成制品，用于生产和生活的消费。生产建筑业用的地砖,墙砖和卫生洁具，需要大量的陶瓷模具，生产塑料管件和塑料门窗，也需要大量的塑料模具成形。1 模具概论1。1.塑料模具的现状及国内外发展趋势80年代以来,在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13，1999年我国模具工业产值为245亿,至2002年我国模具总产值约为360亿元，其中塑料模约30左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展
3、，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5Kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具,精密塑料模具方面,已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。尽管中国模具在过去十年里取得了令人瞩目的发展，但是许多方面与发达国家相比仍有较大差距。相对而言，国外注塑成型技术在向多工位、高效率、自动化、连续化、低成本方向发展。例如：组合模、即钣金和注塑一体注塑；多色注塑等，都在向高效率，高自动化和节约能源、降低成本的方向发展.当前，我
4、国工业生产的特点是产品品种多，更新换代快，市场竞争残酷激烈.在这种情况下，用户对模具制造的要求是制件质量要好，交货期要短,模具精度要高,模具价格要低。因此，现代模具的制造应与当前经济发展的形势及以上要求相适应.1。2.模具CADCAM技术 CAM中的核心技术是数控技术，编制零件加工程序是数控技术应用的重要环节，靠手工编程无法满足复杂零件数控加工的需求,50年代初期，美国开始了数控自动编程技术APT语言的研究，形成了早期的CAM系统;如20世纪60年代开发的编程机及部分编程软件FANUC、Siemens编程机。目前,CAM技术已经成为CAX（CAD、CAE、CAM等)体系的重要组成部分，可以直接
5、在CAD系统上建立起来的参数化、全相关的三维几何模型(实体曲面）上进行加工编程，生成正确的加工轨迹.典型的CAM系统有UG、Pro/E、Cimatron 、MasterCAM等。其特点是面向局部曲面的加工方式，表现为编程的难易程度与零件的复杂程度直接相关，而与产品的工艺特征、工艺复杂程度等没有直接相关关系。CAM系统仅以CAD模型的局部几何特征为目标对象的基本处理形式，已经成为智能化、自动化水平进一步发展的制约因素。只有采用面向模型、面向工艺特征的CAM系统,才能够突破CAM自动化、智能化的现有水平。现代生活中越来越多的产品,特别是各种塑料制品及大型覆盖件等产品形状结构比较复杂，单使用图纸已很
6、难正确和详尽地表达产品的形状和结构，这就要求模具设计制造者必须使用计算机辅助设计文件描述的手段。因此模具CAD/CAM的优越性赋予了他无限的生命力,使其得以迅速发展广应用。无论在提高生产率、改善质量方面，还是降低成本、减轻劳动度方面,CAD/CAM技术的优越性是传统的模具设计制造方法不能比拟的。 CAD/CAM可以提高模具设计和制造水平，从而提高模具质量。 CAD/CAM可以接生时间，提高效率。 CAD/CAM可以较大幅度降低成本。 CAD/CAM技术将技术人员从繁琐的计算、绘图和NC编程中解放出来，使其可以从事更多的创造性劳动。采用CAD/CAM一体化技术是现代模具设计制造的要求,可以有效地
7、改善传统方法的不足，由CAD建立的产品模型可以直接生成数控指令，通过DNC接口实现与机床间的数据通讯,使生产中原来用外形模拟传递改变为用数据量传递，使设计与制造环节直接沟通。而且可以在CAD系统中进行外观分析、产品装配、检查配合部件的干涉,对数控加工过程进行仿真,检查加工过程和干涉,实现产品的设计和修改。因此,可以大大降低手工劳动量，缩短新产品研制周期,显著提高产品质量.CAM是设计工作的最终结果。CAD设计的零件模型，经过CAPP工艺编排产生工艺流程图后，最终在CAM中进行加工轨迹生成与仿真，产生数控加工代码,从而控制数控机床进行加工。可以说，CAM系统的强弱直接决定着整个设计过程的成败,C
8、AD的效益最终也是通过CAM体现出来的。1。3。数控加工在模具制造中的应用近年来,由于计算机功能的提高，及模具标准化的实施，数控加工技术在模具制造中,越来越发挥了积极的作用。众所周知，模具是单件生产,原始的机械加工都是人工控制的，在很大程度上依赖操作者的技术，所以可以说模具制造在很长时期主要是依靠技艺较高的钳工发展起来的.随着模具需要量的迅速增长和精度的高要求，这种生产方式很难适应现代化生产的要求。由于近年来电子计算机技术飞跃发展和应用水平的提高,数字控制技术已经广泛地应用到了机械加工机床，这就给模具的制造创造了新的生机。在生产中采用这些数控机床，不仅有了自动化生产的条件，而且由于数控机床的重
9、复性精度高，不管操作者的熟练程度如何，都能按程序控制，都能加工出高质量、高精度的工件来。从而使制模水平及模具精度都有很大改善，为制造优质、高精度模具创造了优越的条件。2 塑料的分析及注射成型塑料是一种以合成树脂为主要成分，加入适量的添加剂制成的高分子有机化合物。在一定的温度和压力条件下，塑料可以用模具成型出具有一定形状和尺寸的制件，并且当外力解除后,在常温下仍能使形状保持不变。成型所用的模具称为塑料模，它是型腔模的一种。常用的塑料添加剂包括：增塑剂、润滑剂、稳定剂及填料等。2。1。塑料的分类及工艺特性塑料的品种很多，按其受热后所表现的性能不同可分为热固性塑料和热塑性塑料两大类。 热固性塑料 是
10、指在初次受热时变软,但加热到一定时间或加入固化几后，就硬化定型,再加热则不熔融也不溶解，形成体型结构物质的塑料.这类塑料在成型过程中发生了化学变化,分子结构产生了变化。常见的热固性塑料有酚醛塑料、氨基塑料、环氧树脂等。 热塑性塑料 是指在特定温度范围内能反复加热和冷却硬化的塑料.这类塑料在成型过程中只有物理变化而无化学变化。常见的热塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、有机玻璃等。塑料的品种越来越多,应用也日益广泛，归纳起来，塑料的主要特性有：（1） 质量轻（2） 比强度高（3） 化学稳定好（4） 电性能优良（5） 减摩、耐磨性能优良、自润滑性能好（6） 吸震和消声性能好（7） 成型加
11、工方便但是，塑料也有许多不足的地方，例如刚性差，收缩率大，尺寸精度低,耐热性能差，易老化等等.2.2.塑料成型工艺特性塑料成型的工艺特性是指塑料在成形过程中表现出来的特有性质。模具设计时必须加以充分考虑.下面介绍主要的工艺特性: 流动性 塑料在一定温度、压力作用下，能够充满型腔的性能，称为塑料的流动性。塑料的流动性差就不易充满型腔,因此需要较大的成形压力才能成型;相反，塑料的流动性好，可以用较小的成型压力充满型腔，但流动性太好，会使塑料在成型时产生严重的溢边。下面是一些常用热塑性材料的流动性情况： 流动性好：尼龙、聚乙烯、聚苯乙烯、醋酸纤维素。 流动性中等:改性聚苯乙烯（如ABS、AS)、有机
12、玻璃、苯甲醛、氯化聚醚。 流动性差：聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、氟塑料. 收缩性 一定量的塑料在熔融状态下的体积总比其固态下的体积大,说塑料经成型冷却后体积发生了收缩，这种特性称为收缩性。在实际成型时不同品种的塑料收缩率各不相同，不同批的同种塑料或同一塑料的不同部位其收缩性也各不相同。 结晶性 热塑性塑料按其冷凝时是否出现结晶现象可分为结晶型塑料非结晶型塑料两种。 硬化特性 硬化是指热固性塑料成型时完成交连反应的过程。硬化速度快慢对成型工艺过程有非常重要的影响。 吸湿性与热敏性 塑料中因有各种添加剂，使其对水的敏感程度各不相同，这种特性称为吸湿性。吸湿性大的塑料在成型过程中，由于高温高压使水
13、分变成气体或发生水解作用，使塑料产生气泡等缺陷,并影响其电气性能，所以在成型前应干燥处理。2。3.注射成型原理与过程塑料制品是在一定的温度和压力下，根据塑料的性质和对制品的要求，将塑料用各种不同的成型方法制成一定的形状，经过冷却，修正而获得的。注塑模具的成型是将加热熔化的热塑性塑料注满一个挖有空腔的模块，然后对模块强制冷却，熔料凝固成固体。为取出凝固体，用分型面把模块分割成型芯和型腔两部分。包裹凝固体外表面轮廓的一半模块称为型腔零件,包裹凝固体内表面轮廓的另一半模块称为型芯零件,型芯和型腔零件统称为成型零件。包裹凝固体内外表面的相交线称为分型环，分型环水平向四周延伸形成切割模块的分型面。事先把
14、成型模腔按放大比例（1 成型收缩率）加工成需要的形状，凝固体就成为有用的塑料制品.光有成型零件还不能连续大量生产塑料制品，型芯和型腔零件要安装固定在模架上,加工出注料通道,配上脱模机构等其他机构和零件，成为能与注塑机配合工作的模具，才能连续生产塑料制品.沿型芯和型腔零件分型面将模具剖切为定模和动模两部分，生产时要把定、动模分别固定在注塑机固定模板和移动模板上.注塑机工作时的状态是注塑机固定模板一直固定不动，而移动模板在注塑机拉杆上作单边开合运动，因此安装固定在模具动、定模部分的型芯和型腔零件也能随移动模板开合作开闭运动。 图2。1 注射成型原理2.4.注射成型的特点与应用注射成型是热塑性塑料成型的一种主要方法.它能一次成型形状复杂、尺寸精确、带有金属或者非金属嵌件的塑件。注射成型周期短、生产率高、易实现自动化生产。到目前为止，除氟塑料外，几乎所有的热塑性材料都可以用注射成型的方法成型，一些流动性好的热固性塑料也可以用注塑成型法成型。注射成型的缺点是所用的注射设备价格较高,注射模具的结构复杂，生产成本高，不适合单件小批量模具的生产。2。5。注射成型设备简介2.5。1。注射机的分类注塑机按塑化方式和注射方式，大致可分为以下三种：（1）柱塞式注塑机 它通过柱塞依次将料筒的颗粒推向料筒前端的塑化室，依靠料筒外的加热器提供的热是量，使塑料塑化成黏流状态，并被注
