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1、摘 要塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。模具CAD/CAE/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程。它以计算机软件的形式，为企业提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员借助于计算机对制品性能、模具结构、成形工艺、数控加工及生产管理进行设计和优化。模具CAD/CAE/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期， 降低生产成本和提高制品质量已成为模具界的共识。本设计为滑轮模具制作设计，它系统的介绍了滑轮模具中的各个零部件的加工工艺过程及整套模具的装配和使用。其中，
2、涉及到注射机各种参数的选取、零部件的加工方法、注射模的结构及相关的计算问题及特种加工工艺。在该模具设计中，利用计算机绘图软件绘制了零件图和装配图，以及制定了机械加工工艺过程卡。通过本设计可以对注塑模具有一个初步的认识，注意到设计中的某些细节问题，了解模具结构及工作原理；通过对proE及CAD的学习，可以建立较简单零件的零件库，从而有效的提高工作效率。关键词 注塑模具 设计 proE 第一章 塑件工艺分析1.1 塑件的分析在进行模具设计之前，首先对制品图及形状结构分析，其内容主要包括以下几个方面：1.滑轮（见图1-1），材料为聚丙烯（PA），要求形状规则，滑轮槽面光滑，表面无毛刺，无凹陷，大批量
3、生产，采用注塑成型。1.滑轮2.制品的尺寸精度和表面粗糙度：塑料的尺寸精度主要决定于塑料收缩率的波动和模具制造误差。本塑料制品的尺寸按MT3级精度取值。塑件的表面粗糙度主要取决于模具成型部分粗糙度，一般情况下，塑件的表面粗糙度比模具成型部分的粗糙度高12级。3.制品的脱模斜度：脱模斜度的取向根据塑件的内外形尺寸而定，以塑件内孔型芯小端为准，尺寸符合图纸要求，斜度由扩大方向取得；塑件外形，以型腔大端为准，尺寸符合图纸要求，斜度由缩小方向取得。一般情况，脱模斜度不包括塑件的公差范围内。由于本塑件导滑槽具有斜度，滑轮的轴肩厚度尺寸又较小，所以本设计不设置脱模斜度。1.2 塑件材料及性能1聚酰胺（PA
4、）塑件外表面光滑平顺，不能有气泡，划痕等缺陷，且不能有顶杆痕迹。PA材料性质：+尼龙类工程塑料外观上都呈现为角质、韧性、表层光亮、白色（或乳白色）或微黄色、透明或半透明的结晶性树脂，它容易被著成任一种颜色。作为工程塑料的尼龙分子量一般为1.5-3万。它们的密度均稍大于1，密 度：1.14-1.15gcm3。拉伸强度： 600MPa。伸 长 率： 30%。弯曲强度： 90.0 MPa 。缺口冲击强度：(kJm2) 5。尼龙的收缩率为1%2%. 需注意成型后吸湿的尺寸变化。吸水率 100% 相对吸湿饱和时能吸8%.使用温度可40105之间。熔 点：215225。合適壁厚23.5mm. PA的机械性
5、能中如抗拉抗压强度随温度和吸湿量而改变，所以水相对是PA的增塑剂，加入玻纤后，其抗拉抗压强度可提高2倍左右，耐温能力也相应提高，PA本身的耐磨能力非常高，所以可在无润滑下不停操作，如想得到特別的润滑效果，可在PA中加入硫化物。PA性能的主要优点1. 机械强度高，韧性好，有较高的抗拉、抗压强度。比拉伸强度高于金属，比压缩强度与金属不相上下，但它的刚性不及金属。抗拉强度接近于屈服强度，比ABS高一倍多。对冲击、应力振动的吸收能力强，冲击强度比一般塑料高了许多，并优于缩醛树脂。 2. 耐疲劳性能突出，制件经多次反复屈折仍能保持原有机械强度。常见的自动扶梯扶手、新型的自行车塑料轮圈等周期性疲劳作用极明
6、显的场合经常应用PA。 3.软化点高，耐热(如尼龙46等,高结晶性尼龙的热变形温度高,可在150度下长期使用.PA66经过玻璃纤维增强以后,其热变形温度达到250度以上).4. 表面光滑，摩擦系数小，耐磨。作活动机械构件时有自润滑性，噪声低，在摩擦作用不太高时可不加润滑剂使用；如果确实需要用润滑剂以减轻摩擦或帮助散热，则水油、油脂等都可选择。从而,做为传动部件其使用寿命长. 5. 耐腐蚀，十分耐碱和大多数盐液，还耐弱酸、机油、汽油，耐芳烃类化合物和一般溶剂，对芳香族化合物呈惰性，但不耐强酸和氧化剂。能抵御汽油、油、脂肪、酒精、弱堿等的侵蚀和有很好的抗老化能力。可作润滑油、燃料等的包装材料。 6
7、. 有自熄性，无毒，无臭，耐候性好,对生物侵蚀呈惰性，有良好的抗菌、抗霉能力。 7. 有优良的电气性能。电绝缘性好,尼龙的体积电阻很高,耐击穿电压高,在干燥环境下，可作工频绝缘材料，即使在高湿环境下仍具有较好的电绝缘性。8. 制件重量轻、易染色、易成型。因有较低的熔融粘度，能快速流动。易于充模，充模后凝固点高，能快速定型，故成型周期短，生产效率高。PA性能的主要缺点 1. 易吸水。吸水性大，饱和水可以达到3%以上.一定的程度上影响尺寸稳定性和电性能，特别是薄壁件增厚影响较大；吸水亦会大大降低塑料的机械强度。在选材时，应顾及使用环境及与别的元件的配合精度的影响。纤维增强可降低树脂吸水率，使其能在
8、高温、高湿下工作。尼龙与玻璃纤维亲合性十分良好。常用于制作梳子、牙刷、衣钩、扇骨、网袋绳、水果外包装袋等等。无毒性，但不可长期与酸碱接触。 值得注意的是,加入玻纤后,尼龙的抗拉强度可提高2 倍左右,耐温能力也相应得到提高. 2. 耐光性较差。在长期偏高温环境下会与空气中的氧发生氧化作用,开始时颜色变褐，继面破碎开裂。3. 注塑技术要求较严：微量水分的存在都会对成型质量造成很大损害;因热膨胀作用使制品尺寸稳定性较难控制；制品中尖角的存在会导致应力集中而降低机械强度；壁厚如果不均匀会导致制件的扭曲、变形；制件后加工时设备精度要求高。 4. 会吸收水、醇而溶胀，不耐强酸及氧化剂，不能作耐酸材料使用。
9、PA用途 尼龙主要用于汽车工业,电气电子工业,交通运输业,机械制造工业,电线电缆通讯业,薄膜及日常用品.制造各种轴承,齿轮,圆齿轮、凸轮、伞齿轮、输油管,储油器,保护罩,支撑架,车轮罩盖,导流板,风扇,空气过滤器外壳,散热器水室,制动管,发动机罩,车门把手.轴承、齿轮、滑轮泵叶轮、叶片、高压密封圈、垫、阀座、衬套、输油管、贮油器、绳索、传动带、砂轮胶粘剂、电池箱、电器线圈、电缆接头各种滚子、滑轮、泵叶轮、风扇叶片、蜗轮、推进器、螺钉、螺母、耐油密封垫片、耐油容器、外壳、软管、电缆护套、剪切机、滑轮套、牛头刨床滑块、电磁分配阀座、冷陈设备、衬垫、轴承保持架、汽车和拖拉机上各种输油管、活塞、绳索、
10、传动皮带，纺织机械工业设备零雾料，以及日用品和包装薄膜等。等。还有包装用带、食品用薄膜（熟食用的高温薄膜和清凉饮料用的低温薄膜）的产量也相当大。PA成型及后处理 除透明尼龙外，其它尼龙都属于结晶性塑料，有较高的熔点，熔融温度范围较窄，热稳定性不好。PA较易吸湿，潮湿的尼龙在成型过程中，表现为粘度急剧下降并混有气泡制品表面出现银丝，所得制品机械强度下降，所以加工前材料必需干燥处理，可在80110干燥6小时，成型时允许含水量尼龙6和尼龙66为 0.1%，尼龙11为0.15%，尼龙610为0.1%0.15%，最高不得超过0.2%。注意，PA类塑料在90以上干燥易引起变色。PA流动性好，易溢料，宜用自
11、锁时喷嘴，并应加热。同时由于溶体冷凝速度快，应防止物料阻塞喷嘴、流道、浇口等引起制品不足现象。模具溢边值0.03，而且熔体粘度对温度和剪切力变化都比较敏感，但对温度更加敏感，降低熔体粘度先从料筒温度入手。成型收缩范围及收缩率大，方向性明显，易发生缩孔，变形等。PA再生料的使用最好不超过三次，以免引起制品变色或机械物理性能的急剧下降，应用量应控制在25%以下，过多会引起工艺条件的波动，再生料与新料混合必须进行干燥。开机时应首先开启喷嘴温度，然后再给料筒加温，当喷嘴阻塞时，切忌面对喷孔，以防料筒内的溶体因压力聚集而突然释放，发生危险。在停机时要清空螺杆，防止下次生产时，扭断螺杆。使用少量的脱模剂有
12、时对气泡等缺陷有改善和消除的作用。尼龙制品的脱模剂可选用硬脂酸锌和白油等，也可以混合成糊状使用，使用时必须量少而均匀，以免造成制品表面缺陷。尼龙制品的后处理是为了防止和消除制品中的残留应力或因吸湿作用所引起的尺寸变化。后处理方法有热处理法和调湿法两种。a). 热处理常用方法在矿物油、甘油、液体石蜡等高沸点液体中，热处理温度应高于使用温度1020，处理时间视制品壁厚而异，厚度在3mm以下为1015 分钟，厚度为36mm时间为1530分钟，经热处理的制品应注意缓慢冷却至室温，以防止骤冷引起制品中应力重新生成。b). .调湿处理调湿处理主要是对使用环境湿度较大的制品而进行的，其办法有两种：一沸水调湿
13、法，二醋酸钾水溶液调湿法（醋酸钾与水的比例为1.25:1,沸点 121）,沸水调湿法简便,只要将制品放置在湿度为65%的环境下,使其达到平衡吸湿量即可,但时间较长,而醋酸钾水溶液调湿法的处理温度为 80100醋酸钾水溶液调湿法,处理时间主要取决制品壁厚,当壁厚为1.5mm时约2小时,3mm为8小时,6mm为1618小时.1.3 PA66的注射成型过程及工艺参数1.3注射成型过程及工艺参数1注射成型过程 （1）成型前的准备 对PA66的色泽、粒度和均匀度等进行检验且成型前须进行真空干燥（鼓风机、烘箱），干燥2h。 PA66的性能指标密度/kg.dm31.1抗拉屈服强度b/MPa89.5比体积/（
14、dm3.kg-1）0.91拉伸弹性模量E/MPa1.25-2.88x10吸水率24h/% 0.9-1.5抗弯强度w/MPa126收缩率s/% 1.5冲击韧度ak/(kJ.m-2）6.5热变形温度t/ 82-121硬度（HB)R100-118熔点t/250-265体积电阻系数v/(.cm4.2X10（2）注射过程 塑料在注射料筒内经过加热，塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具的型腔成型，其过程可分为充模、压实、 保压、 倒流和冷却五个阶段。（3）塑件的后处理 须进行调温处理 ，其方法为油、水、盐水，处理温度90-100，处理时间4h。 2 注射工艺参数 （1）注射机：螺杆式。 （2）料筒
15、温度t/：245-350。 （3）模具温度t/：110-120。 （4）注射压力p/MPa：80-130。第二章 拟定模具的结构形式和初选注射机2.1分型面位置的确定通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在端盖截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，其位置如图所示。2.分型面的选择 2.2型腔数量和排位方式的确定1. 型腔数量的确定由于本塑件要求大批量生产，精度为一般，塑件尺寸较小，故应采用一模多腔的结构，考虑到模具大小，初步确定为一模两腔。2.型腔排列形式的确定排布方式为单排列式，为了简化模具结构和均布进料，采用形分流道的结构形式，设在定模一侧，便于流道凝料完整取出，和不妨碍侧分型的移动，浇口形式采用侧浇口，如图示。3.型腔数量的排列布置3.模具结构形式的初步确定由以上分析可知，本模具设计为一模两腔，单排直线排列，根据塑件结构形状，推出机构初选推件板推出或推杆推出方式，浇注系统设计时，流道采用对称结构形式，浇口采用侧浇口，且开设在塑件最上面，动模部分需要添加型芯固定板，支撑板或推件板。由上可知，采用带推件板的单
