1、. 1 .外罩注塑模设计绪 论1 本课题及相关领域的国内现状及发展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，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。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星 I.K 模具有限公司制造的多腔 VCD 和 DVD 齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达
2、到了标准渐开线齿形要求。2.我国模具工业和技术今后的主要发展方向改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以 15左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大的变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速的发展。浙江宁波和黄岩地区的模具之乡；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维 CAD，并陆续开始使用UG、Pro/
3、E、I-DEAS、Euclid-IS 等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 软件，并且成功应用于冲压模的设计中。. 2 .以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已经取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构 和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计周期等方面作出重大了贡献。例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析K
4、MAS 软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模具、汽车覆盖件模具合乎级进模 CAD/CAE/CAM 软件，上海交通大学模具 CAD 国家工程研究中心开发的冷冲压模具和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模 CAD 软件等在国内模具行业拥有不少的的用户。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比还有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM 技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型，精密、复杂和长寿命的模具依赖进口。3.未来我国冲压模具的发展趋势模具行业在今后的发展中，1）.要更
5、加关注其产品结构的战略性调整，使结构复杂、精密度高的高档模具得到更快的发展。我们的模具行业要紧紧的跟着市场的需求发展。没有产品的需求、产品的更新换代，就没有模具行业的技术进步，也就没有模具产品的上规模、上档次。如汽车生产中 90以上的零部件，都要依赖模具成型，在珠三角和长三角，为汽车行业配套的模具产值增长达 40左右。而模具技术水平的高低，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。2）.要积极推进中西部地区模具产业的发展，努力缩小发达地区和不发达地区的差距。中西部很多地区已经意识到模具产业的发展对制造业的重要作用。如陕西、四川、河北等模
6、具生产有了很大的发展，河北兴林车身制造集团有限公司作为河北泊头地区的骨干企业带动了一片模具企业的开拓；四川宜宾普什模具有限公司凭借强有力的资金投入，将在未来写下新的篇章。. 3 .3）.要积极推进模具企业特别是国有企业的体制的创新，转换经营机制，大力发展混合所有制经济，明确产权和完善法人治理结构。充分发掘企业发展的内在动力。要积极推进中、西部地区工业基础较好地区的制造业大中型企业主辅分离，使其模具车间、分厂在不太长的时间里，采用多种有效实现形式，转换机制，大力发展产权明晰、独立自主经营，适应市场运作和模具生产快速反应的现代专业模具企业，培养能代表行业水平的“龙头”企业，带动地区产业链的发展。第
7、一章 任务来源及设计目的意义. 4 .1.1 设计任务来源设计题目：外罩注塑模材 料：PA1010生产批量：大批量生产技术要求：未注圆角 R2所有尺寸公差按 SJ1372-78 的 4 级精度图 1-11.2 设计目的及意义 本设计题目为外罩注塑模，此次设计对毕业生有很好的意义，深刻了解了塑料模具设计的基本工作和步骤。通过对该零件模具的设计，使我进一步加强了注塑模设计的基础，为设计更复杂的注塑模具做好了铺垫和吸取了一定的经验。第二章 零件的工艺性分析. 5 .2.1 塑件的原材料分析PA1010 是 二胺和 二酸的缩聚高分子化合物。PA1010 是我国在六十年代，自力更生独创的一个尼龙品种，至
8、今未见国外有性能介绍也无商品供应。它是目前我国很受欢迎的国产工程塑料品种之一，由于制取它的两个单体均来自于农作物蓖麻籽，所以便于在全国各地研制投产，但也因此在数量上受到了一定的限制。PA1010 是半透明、轻而硬、表面光明的坚韧固体。霉菌、细菌、酶、虫蛀对它不起作用，无毒。2.1.1 PA1010 的性能比重 1.05，吸水性比 PA6 和 PA66 低，最大吸水率约 1-2%，这种轻度含水有利于它的变韧，若在完全干燥情况下却容易变脆。PA1010 表面硬度较大，具有高度延展性，冲击力作用下不引起断裂而呈现弯曲。不可逆拉伸能力高，在拉力作用下，可牵伸至原来的 3-4 倍。拉伸时引起分子定向，使
9、它强度更高。具有自润滑性和高度的耐磨性。比重虽为铜的 1/7，但耐磨效果却为铜 的 8 倍，而且有良好的灭音性，运转时噪音小。一般 PA1010 的抗弯强度 780-820 公斤/平方厘米，抗拉强度 500-600 公斤/平方厘米，无缺口冲击强度100 公斤/平方厘米，硬度（HB）17.2 公斤/平方毫米。PA1010 制品经过沸水蒸煮或在 130 度油中处理 1-2 小时，可提高它的尺寸稳定性。PA1010 的熔融范围较狭窄，故耐热耐压情况尚好。长期使用温度应在 80 度以下，若短期使用可达 120 度，但高于 100 度而长期与氧接触会逐渐呈现黄褐色，机械强度下降。熔融态时更不能和氧接触，
10、否则极易引起热氧化降解。PA1010有良好的耐寒性，一般在-60 度时不致发脆，保持一定的机械强度。由于 PA1010的吸水性较小，故它的介电稳定性较好。PA1010 不溶于大部分非极性溶剂如：氢、脂类、低级醇，对大多数常用溶剂也稳定，但溶解于强极性溶剂如苯酚、甲酚、浓硫酸、甲酸、水合三氯乙醛等。通常常温下的浓硫酸仅起溶解作用，但在高温下则能裂解 PA1010，特别是具有氧化性的浓硫酸作用更甚。. 6 .PA1010 的防老化性能可由加入少量的防老剂：亚磷酸、碘化甲、乙酸铜而获得显著提高。2.1.2 PA1010 加工PA1010 管材挤出工艺条件：料筒温度：后部 250-270 前部 260
11、-280机头温度：后 240-250 前 210-230口模温度：200-210螺杆形式：突变压缩型，L/D=15 ，螺杆速度 15 转/分模套内径：44.8 毫米、模芯外径 38.5 毫米。口模平直部分长 45 毫米管材内径：25、管材外径 31.3 毫米。拉伸比 1.5，真空定型直径 31.7 毫米，真空定型与口模距离 20 毫米冷却水为室温。PA1010 的螺杆注射成型工艺条件：注射压力：400-1000 公斤/平方厘米温度：料筒后部 190-210、中部 200-220、前部 210-230、喷嘴 200-210时间：注射 20-30 秒、保压 0-5 秒、冷却 20-120 秒、总周
12、期 45-220 秒螺杆转速：48 转/分、收缩率 1-2.5%后处理：用油或水于 90-100 下加热 4 小时PA1010 的应用PA1010 的最大用途，目前是代铜和代其他金属，例如 PA1010 单管、管缆、管件用来代替铜管、铜单管和铜管件。可代替紫铜管应用在机床液压系统作油管，可代替热水袋中的镀镍烙铜的螺纹盖。可作高压釜的密封圈，经受 100-300 大气压 900 小时考验，密封性良好。制作电机上应用的接线罩和螺帽（代铝） 。加石墨的 PA1010，制作单相表上的宝石螺帽（代黄铜） 。制作摇臂钻床上部和下部管体及螺母。2.2 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析2.2.1 结构分析
13、. 7 .从零件图上分析，该零件总体形状为圆盘形，在侧壁上有一高 20 宽 10 的长方形孔，外罩的边缘对称分布 6 个 4的圆孔，因此模具设计时必须设置侧分型抽芯机构。2.2.2 尺寸精度分析 该零件的重要尺寸如 0-.324、0-.46、 -.12、0-.4等尺寸精度选用高精度等级。由表 2-15 查得为 MT3 级+0.、+0.、0.8。等尺寸精度由表 2-15 选一般精度 MT4 等级由以后分析可见，该零件的尺寸精度中等。对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。从塑件的壁厚上来看壁厚较均匀为 2mm 有利于零件的成型。2.2.3 表面质量分析该零件的表面除要求没有缺陷，毛刺，没有特别的表
14、面质量要求，比较容易实现。终上分析可以看出，注塑时在工艺参数控制得较好的情况下零件的成型完全可以保证。2.3 计算塑件的体积和质量计算塑件的体积：V=9.05406cm（过程略）计算塑件的质量：根据设计手册可查得尼龙的密度为 =1.1g/cm故塑件质量为：W=V=9.054061.1=9.959g采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸，注塑时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注塑机为 XS-ZY-125 型。2.4 塑件注塑工艺参数的确定查找中国模具设计大典卷二和参考工厂实际应用的情况，PA1010 的成型工艺可作如下选择：（试模时，可根据实际情况作适当调整）. 8 .注塑温度：包括料筒温
15、度和喷嘴温度。料筒温度：后段温度 t1 选用 200C中段温度 t2 选用 210C前段温度 t3 选用 220C喷嘴温度：选用 200C注塑压力：选用 800MPa注塑时间：选用 30s保 压：选用 72MPa（相当于注塑机表压 25kgf）保压时间：选用 5s冷却时间：选用 30s第三章 工艺方案的确定 3.1 分型面选择 模具闭合时动模和定模相配合的接触平面，叫做分型面，也可叫做合模面。在模具制造不良或锁模力不足的情况下，模内熔融塑料会通过此分型面溅出，在. 9 .塑件上形成较厚的飞边，经修整后还会留下明显的痕迹。选择分型面的原则是：塑件脱出方便，模具结构简单，型腔排气顺利，确保塑件质量
16、，无损塑件外观，设备利用合理。该塑件为盘状外罩外形较简单，固其分型面如下图 3-1 分型面3.2 确定型腔的排列方式制品在模具中的位置确立的原则：1制品或制品组件(含嵌件)的正视图，应相对于注塑机的轴线对称分布，以便于成型；2制品的方位应便于脱模，注塑模塑时，开模后制品应留在动模部分，这样便于利用成型设备脱模；3当用模具的互相垂直的活动成型零件成型孔、槽、凸台时，制品的位置应着眼于使成型零件的水平位移最简便，使抽芯操作方便；4最后制品位置的选定，应结合浇注系统的浇口部位、冷却系统和加热系统的布置，以及制品的商品外观要求等综合考虑。本塑件在注塑时采用一模两腔，终合考虑浇注系统，模具结构的复杂程度
17、采取如图结构：. 10 .图 3-2 模具结构采用此结构考虑到侧向抽芯方便。3.3 浇注系统的设计浇注系统在模具中占有非常重要的地位，它的设计合理与否直接对制品的成型起到决定的作用。这就要求模具设计者除了研究模具结构和加工技术之外，还必须对成型技术有较为深刻的理解。这样才能使模具制造技术与成型工艺有机地结合在一起，生产出既经济又高质量的产品。浇注系统的设计原则：1排气良好 能顺利地引导熔融塑料填充到型腔的各个深度，不产生涡流和紊流，并能使型腔内的气体顺利排出。2流程短 在满足成型和排气良好的前提下，要选取短的流程来充填型腔，且应尽量减少弯折，以降低压力损失，缩短填充时间。3防止型芯和嵌件变形
18、应尽量避免熔融塑料正面冲击直径较小的型芯和金属嵌件，防止型芯弯曲变形或嵌件移位。4整修方便 浇口位置和形式应结合塑件形状考虑，做到整修方便并无损塑件的外观和使用。5防止塑件翘曲变形 在流程较长或需开设两个以上浇口时更应注意此点。6.浇注系统的断面积和长度 除满足以上各点外，浇注系统的断面积和长度应尽量取小值，以减少浇注系统占用的塑料量，从而减少回收料。用注塑成型的方法加工塑料制品时，注塑机喷嘴中熔融的塑料，经过主流道、分流道，最后通过浇口进入模具型腔，然后金国冷却固化，得到所需要的制品。所以注塑模具的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔为止的塑料熔体的流动通道。浇注系统在模具中占有非常重要的地位，它的设计合理与否直接对制品的成型起到决定的作用。浇注系统的作用是使塑料熔体平稳且有顺序地填充到型腔中，并在填充和凝固过程中把压力充分传递到各个部位，以获得组织紧密，外形清晰的塑料制件。3.3.1 主流道设计
