《名片盒注塑工艺与模具设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《名片盒注塑工艺与模具设计.doc（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、名片盒注塑工艺与模具设计1、绪论1. 1、引言模具是工业生产的基础工艺装备，被称为“工业之母”。75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件均由模具成型，绝大部分塑料制品也由模具成型。作为国民经济的基础工业，模具涉及汽车、家电、电子、建材、塑料制品等各个行业，应用范围十分广泛。 模具又是“效益放大器”，用模具加工产品大大提高了生产效率，而且还具有节约原材料、降低能耗和成本、保持产品高一致性等特点。在国外，模具被称为“金钥匙”、“进入富裕社会的原动力”等等。据国外统计资料，模具可带动其相关产业的比例大约是1:100，即模具发展1亿元，可带动相关产业100亿元。塑料在农业、制造业、建筑业、国防尖
2、端工业、交通与航空工业、办公及家用电器工业、医疗及医疗器械、包装业、日常用品和体育用品等各个领域应用广泛。20世纪90年代初，世界合成树脂产量已达到9650万吨，按体积计算已超过了钢的年产量，在机械产品的品种和规模上都成倍增长。塑料可以说是无所不在并成为人们不可缺少的物质，并且还将有越来越广泛的用途8。塑料模具作为重要的生产装备和工艺发展方向，在现代工业的规模生产中日益发挥着重大作用。通过模具进行产品生产具有优质、高效、节能、节材、成本低等显著特点，由于塑料的易于成型的优点，充分的考虑塑料的收缩率可以使用塑料模具加工出最终零件，成型精度很高一般不需要精加工。近年来塑料模具的发展很快，其中注塑模
3、具是最常用的形式。在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模设计对制品质量及产量就具有决定性的影响。首先，模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品尺寸精度和形状精度以及塑件的力学性能，应力大小、表观质量与内在质量等，起着十分重要的影响。其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度具有重要的影响。再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模具外，一般说来制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此。现代塑料制品产生中，合理的加工工艺、高效率的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成型技术的“三大支柱” 。尤其是塑料模对实现塑
4、料加工工艺要求、塑料使用要求和塑件外观造型要求，起着无可替代的作用。高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的效能。此外，塑件生产和产品更新均以模具制造和更新为前提14。作为近现代科技的先行者-电子产业的发展迅猛，无论在家居、出行、办公、生产等各行各业，智能化更加明显，集成化也更强。而电子产业是微型、精密型塑料制品的主要应用方向之一，而且由于现在资源匮乏速度比人们预期的要加快许多，我国的树脂也主要靠进口，资源的浪费在生产上只有一成，而九成是在设计环节，我们作为设计者必须认真考量。塑料模具作为塑料件的生产载体必须与时俱进，跟上时代的步伐。在模具设计中计算机辅助设计已经普及，
5、本设计通过CAD辅助设计了手机后盖的注塑模具设计。1. 2 塑料模具发展现状 现代模具行业是技术、资金密集型的行业。近年来，我国模具行业结构调整步伐加快，主要表现为大型、精密、复杂、长寿命模具和模具标准件发展速度高于行业的总体发展速度：塑料模和压铸模比例增大；面向市场的专业模具厂家数量及能力增加较快。截至2006年底，中国模具制造业规模以上企业1314家，从业人员244155人；全年完成工业总产值555.61亿元，实现销售收入和利润539.58亿元和46.75亿元；出口10亿美元，进口14.7亿美元，进出口比例进一步趋向合理。数据显示，我国目前模具总产值已跃居世界第三，仅次于日本和美国。当今世
6、界正进行着新一轮的产业调整一些模具制造逐渐向发展中国家转移，中国正成为世界模具大国。近年来，外资对我国模具行业投入量增大，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化，我国模具行业迎来新一轮的发展机遇的同时，也将面临巨大的挑战。据资料介绍，德国已研制出注射0.1g的微型注射机，用于生产0.05g的塑件，我国也研制出0.5g的注塑机，用于生产0.1g左右的手表轴塑件，法国已拥有注塑量为170kg的超大型注塑机，其合模力为150MN；目前我国也研制出注射量达3.5万cm3，合模力为80MN的特大型注射机。塑件趋向紧密化、微型化与超大型化，对模具的要求也越来越高2。国外近年来发展的高速铣削加工，其
7、主轴转速可达40 000100 000 r/min，快速进给速度可达3040 m/min，加速度可达1 g，换刀时间可提高 12 s；加工模具的硬度可达60 HRC，表面粗糙度可达Ra 1um8。近年来，我国研制的PMS镜面塑料模具钢以及美国的P21和日本的NAK55钢，就是在低级材料（中碳钢、低碳钢）中加入Ni、Cr、Al、Cn、Ti等合金元素后，经过毛胚淬火与回火处理，使其硬度30HRC,然后加工成型，再进行时效处理，使模具硬度上升4050HRC，这种模具表面强化热处理新技术的应用，大大提高了模具的使用寿命2。在传统注射成型技术的基础上，又发展出了一些新的注射成型工艺，这是新型注射成型工艺
8、主要包括流体辅助注射成型、结构泡沫成型、复合注射成型、推拉成型、注射压缩成型、低压注射成型、交变注射成型、熔芯注射成型、动态保压注射成型和计算机辅助成型等。这些新的注射方法将会使得注塑工艺有着更长远的发展4。估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到40%，远不及工业发达国家模具制造的标准化程度。在各种塑料模具中，只有注射模具有关于模具零件、模具技术条件和标准模架等国家标准。近年来，我国塑料模具制造水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达到50 t 以上的注塑模，精密塑料模具的精度已达到2 m，制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也能生产。多腔塑料模具已能生产一模780
9、0腔的塑封模；高速模具方面已能生产挤出速度6m/min以上的高速塑料异型挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤和低发泡钢塑共挤等各种模具。在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩展，高速加工及RP/RT等先进技术的采用已越来越多，模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都已有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提高。另外，三资企业的蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高，有些企业已实现信息化管理和全数字化无图纸制造。我国塑料模具行业和国外先进水平相比，主要存在以下方面的问题：1）发展不平衡，产品总体
10、水平较低。包括在生产方式及企业管理上的总体水平与发达国家相比有10年以上的差距。2）工艺装备落后，组织协调能力差，很多大的项目难以承接。3）大多数企业规模较小，开发能力弱，创新不足。4）供需矛盾一时难以解决。国产塑料模具的市场占有率不高，而在大型、精密、长寿命模具满足率更低。5）体制和人才问题的解决尚待时日。随着中国市场经济的发展，计划经济的弊端愈显，计划经济下的很多弊病依然存在，市场经济发展出现畸形，严重制约了模具行业的发展。模具行业竞争性较强，老的经营体制已不适应，人才的数量和素质也跟不上行业的快速发展，现在这些问题在解决进程中，但还需要时日。6）原材料、能源、人工成本等持续上升，而模具价
11、格反而下滑，模具企业总体利润不断下降。为了发展，模具企业必须从以前的经验型和模仿型设计向自主创新设计方向发展，积极采用高新技术已成为一种趋势14。1. 3 塑料模具发展展望根据“十一五”模具行业发展的任务与目标，我国模具行业要努力解决发展中存在的诸如总量供不应求、产品结构不够合理、工艺装备水平低、配套性不好、利用率低、技术人才严重不足、专业化程度低、高档产品市场缺席等问题，使我国模具行业向大型、精密、复杂、高效、长寿命和多功能方向发展，在良好的市场环境中稳步前进。 根据国内和国际模具市场的发展状况，有关专家预测，未来我国的模具经过行业结构调整后，将呈现十大发展趋势：一是模具日趋大型化；二是模具
12、的精度将越来越高；三是多功能复合模具将进一步发展；四是热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高；五是气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将有较大发展；六是模具标准化和模具标准件的应用将日渐广泛；七是快速经济模具的前景十分广阔；八是压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求；九是塑料模具的比例将不断增大；十是模具技术含量将不断提高，中高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所导致的模具市场未来走势的变化。广大模具企业在科学发展观指导下，将进一步搞好科技进步与创新，坚持走新型工业化道路，将速度效益型的增长模式转变到质量和水平效益型的轨道上来，模具工业必将得到又好又
13、快的发展。2、塑件的工艺分析2. 1 塑件形状分析本零件为名片盒 本零件无特机构。零件基本尺寸为4845,壁厚为1mm，粗略计算零件体积为50461=2300mm3=2.3cm3。零件粗糙度为Ra0. 4及Ra0. 8。零件基本尺寸如图2-3所示。 图2-3 塑件图2. 2 塑件材料分析2. 2. 1 塑件的材料选用本塑件为名片盒，要求为耐磨损耐腐蚀和足够的强度，颜色为乳白色，其所选用的材料为电子产品常用材料PC+ABS（聚碳酸酯+丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物）配比为PC70%+ABS30% 。聚碳酸酯（PC）是一种性能优良的热塑性工程材料，密度为1.18-1.20g/cm3。聚碳酸酯韧而刚，
14、抗冲击性在热塑性材料中名列前茅，其成型零件可达到很好的尺寸精度并能在很宽的温度变化范围内保持尺寸的稳定性，即成型收缩率可稳定在0.50.8%，聚碳酸酯可耐室温下的水、稀酸、氧化剂、还原剂、盐、油、脂肪烃，但不耐碱、胺、酮、芳香烃。聚碳酸酯具有良好的耐气候性，但其最大的缺点是塑件易开裂，耐疲劳程度较差。用玻璃纤维增强聚碳酸酯可克服上述缺点，使聚碳酸酯具有更好的力学性能、更好的尺寸稳定性、更小的成型收缩率，并可提高耐热性和耐药性，降低成本。聚碳酸酯虽然吸水性小，但高温时对水分比较敏感，所以加工前必须进行干燥处理，否则会出现银丝、气泡及强度下降现象；聚碳酸酯熔融温度高，粘度大，流动性差，所以，成型时
15、要求有较高的温度和压力；由于聚碳酸酯熔融粘度对温度比较敏感，所以一般用提高温度的办法来增强熔融塑料的流动性。丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）是由丙烯晴、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分各自的特性，使ABS具有良好的综合力学性能。丙烯晴使ABS有良好的耐化学腐蚀及表面硬度，丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。ABS无毒、无味、呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽。密度为1.02-1.05g/cm3。ABS有极好的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降，其成型收缩率为0.30.8%。ABS有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。水、无机盐
16、、碱和酸类对ABS几乎无影响，但在酮、醛、酯、氯化烃中会溶解或形成乳浊液。ABS不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀会引起应力开裂。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，经过调色可配成任何颜色。ABS的缺点是耐热性不高，连续工作温度为70C左右，热变形温度为93C左右，且耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。 ABS在低温时粘度增高，所以成型压力较高，故塑件上的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；ABS易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对流料的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。在
