苍蝇拍注射模具设计【文献综述】.doc

1、毕业设计文献综述 机械设计制造及其自动化 苍蝇拍注射模具设计 第 1章 前言 模具是制造业的重要工艺装备。先进的制造工艺已成为我国工业的发展方向之一。模具制造的水平，已成为衡量产品制造水平的重要标志之一，模具在很大程度上决定了产品的质量和效益。中国模具产业的潜在市场很大，近年来中国已迅速发展成为模具制造大国，以每年 15% 左右的增长速度发展，在世界模具制造业产值中，所占的比例逐年上升，全世界模具总产值超过 700 亿美元，我国在 2007 年模具销售额已达 870 亿元人民币，列日本、美国之后，位 居世界第三位。 2007 年我国模具进出口总量达 34.66 亿美元，约合 260 亿人民币，

2、比 2006年增加12.24%出口 模具达 14.13 亿美元。模具出口增加，进口减少，逆差下降，总体情况良好。但我国仅是一个模具制造大国，远未达到模具制造的强国水平。模具材料是模具制造业的基础，模具材料的性能、质量对模具的使用寿命有极大的影响。因此，模具材料的研究和开发，一直受到模具生产厂商的重视，并得到了迅速的发展。模具材料的发展也带动了工业产品向高级化、个体化、高附加值化的方向发展 1。 塑料工业近 20 年来发展十分迅 速 ， 早在十多年前塑料的年产量按体积计算已经超过钢铁和有色金属年产量的总和 ， 塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到

3、了广泛地应用。相应地 ， 塑料模具在整个模具行业占有很重要的地位。根据国内外模具市场的发展状况 ， 有关专家预测 ， 未来我国的模具业经过行业调整后 ， 塑料模具的比例将不断增大。 近年来 ， 塑料模具的设计与制造技术得到很快发展 ， 特别是计算机技术的飞速发展及其在塑料模设计与制造中的应用 ， 彻底改变了传统的模具设计与制造方式 ， 使塑料模技术得到了飞跃性的发展。在现代塑料模具 设计与制造中 ， CAD 是利用计算机对模具进行几何设计、实体建模、绘图等 ； CAE是利用计算机进行数值模拟分析计算进而评估和分析模型 ， 从而对模具模型进行优化 ； CAM指设计的模具模型在经过 CAE 评估分

4、析及优化后 ， 最终进行加工刀具轨迹生成与仿真 ，产生数控加工代码 ， 从而控制数控机床进行加工。现代塑料模具设计的思路是设计者在电脑上直接建立产品的三维模型 ， 并根据模型进行模具结构设计、分析及优化 ， 再根据模具结构设计三维模型进行 NC 编程 ， 从而加工出模具。这种方法使产品模型设计、模具结构设计、模具结构分析、工艺设计及加工编 程都以 3D 数据为基础 ， 实现数据共享 ， 不仅能大幅度提高设计效率 ， 且能保证质量 ， 降低成本 2。 第 2 章 主题 2.1 中国模具行业的发展 模具是制造业的重要基础装备 ， 是工业化国家实现产品批量生产和新产品研发所不可缺少的工具。用模具生产

5、制品所表现出来的高效率、低消耗、高一致性、高精度和高复杂程度是其他任何制造方法所不及的。没有高水平的模具就不会有高水平的工业产品。现代模具制造业对数控加工技术装备和计算机辅助 (设计 / 制造 / 分析 ) 技术等高技术的广泛应用 ， 越发表现出它的技术密集型和资金密集型的高技术 装备产业的特点。由此可见 ， 当今模具制造业已成为与高新技术产业互为依托的产业 ， 模具工业技术水平的高低已成为衡量国家制造业水平的重要标 志 3 2.2现代模具制造的特点 现在应该引起我们特别注意的是一些基础的高新技术领域。加强技术创新形成了一大批具有竞争优势的高新技术产业。如电子专用工模具、塑料成型新技术与新设备

6、、逆向工程工艺及成套设备、快速原型制造激光加工技术及成套设备、汽车关键零部件等。例如采用逆向工程技术获取传统测量工具无法得到的产品数据 ， 快速准确地完成三维建模 ， 为后续处理提供电子数据 ) 采用快速原型制造 技术和设备 ， 用分层实体堆积等方法将复杂的 CAD模型转化为实物 ， 使模具和产品的设计、评价与制造周期大大缩短。企业能因此快速抢占市场取得竞争优势。所以现代化工业中基于逆向工程快速成型技术的快速模具制造的发展必将对整个工业界产生重大影响。现代模具制造的特点具体表现在高精度、高生产率、长寿命和结构复杂。随着社会需求的多样化和个性化以及许多新材料、新工艺的广泛应用对现代模具的结构形式

7、和型腔要求也日益复杂。若采用传统的模具制造方法不仅成本高、生产率低 ， 而且很难保证模具的质量要求。传统模具设计制造技术根本不能满足市场对模 具的要求。因此研制和开发新的模具设计、制造技术势在必行。快速模具制造 RT(Rapid Tooling)技术正是在这种形势下产生发展的 ， 并且在现代模具的生产中发挥了重要作用 4。 2.3 注塑模具制造的特点 型腔及型芯呈立体型面。塑件的外部和内部形状是由型腔和型芯直接成型的，这些复杂的立体型面加工难度比较大，特别是型腔的盲孔型内成型表面加工，如果采用传统的加工方法，不仅要求工人技术水平高、辅助工夹具多、刀具多，而且加工的周期长。 精度和表面质量要求高

8、，使用寿命要求长。目前一般塑件的尺寸精度要求为IT67，表面粗糙度 Ra0.20.1m，相应的注塑模具零件的尺寸精度要求达到IT56，表面粗糙度 Ra0.1m 以下。激光盘记录面的粗糙度要达到镜面加工的水平的 0.020.01m 这就要求模具的表面粗糙度达到 0.01m 以下。长寿命注塑模具对于提高高效率和降低成本是很必要的，目前注塑模具的使用寿命一般要求 100 万次以上。精密注塑模要用刚度大的模架，增加模板的厚度，增加支承柱或锥形定位元件以防止模具受压力后产生变形，有时内压可以达到 100MPa。顶出装置是影响制品变形和尺寸精度的重要因素，因此应该选择最佳的 顶出点，以使各处脱模均匀。高精

9、度注塑模具在结构上多数采用镶拼或全拼结构，这要求模具零部件的加工精度、互换性均大为提高。 工艺流程长，制造时间紧。对于注塑件而言，大多是与其它零部件配套组成完整的产品，而且在很多的情况下都是在其它部件已经完成，急切等待注塑件的配套上市。因为对制品的形状或尺寸精度要求很高，加之由于树脂材料的特性各异，模具制造完成后，还需要反复地试模与修正，使开发和交货的时间非常紧张。 异地设计、异地制造。模具制造不是最终目的，而是由用户提出最终制品设计，模具制造厂家根据用户的要求，设计制 造模具而且在大多数情况下，制品的注射生产也在别的厂家。这样就造成了产品的设计、模具设计制造和制品的生产异地进行的情况。 专业

10、分工，动态组合。模具生产批量小，一般属于单件的生产，但是模具需要很多的标准件，大到模架，小到顶针，这些不能也不可能只由一个厂家单独完成，且制造工艺复杂，普通设备和数控设备使用极不均衡 5。 最常用的浇口形式有很多种： 1.侧浇口。这种浇口形式注射工艺工人比较熟悉，在制造上加工比较方便，但不得因素是浇道流程长，热量损耗大，因此容易产生明显的拼料痕迹。如果要得到改善，则需加大浇道尺寸， 但随之浇道部份的回料增多。其次塑料的进料口部分需去毛刺，这样既增加了去毛刺的工时，又损坏了周围的美观。 2.点浇口。塑料注射时，在点浇口以高速注入型腔，一部份动能转变为热能，因此塑料在会合时的热量损耗比侧浇口少，所

11、以会合处熔合较好，熔接痕是不明显。其缺点有塑件的正面将留下点烧口的痕迹，影响塑件的美观，并且为了取出点浇口的浇道剩料，型腔必须移动。因为型腔重量较大，所以不方便移动。第三种是综合上述两种浇口形式的优缺点，采用剪切浇口。因为塑件侧壁距离横浇道较远，因直接在侧壁进料是很难实现的，因此又增设了工艺输助浇口 ，从而使浇注系统进一步完善。 注塑模模具设计中，浇口位置是一个关键的设计变量，浇口位置选在与另一零件有配合出。制件的质量好坏很大程度上取决于浇口位置，一个不正确的浇口位置将会导致过压、高剪切率、很差的熔接线性质和翘曲等一系列缺陷。浇口位置对熔体流动前沿的形状和保压压力的效果都起着决定性的作用，因此

12、也决定了注塑制品的强度和其它性能。对于影响确定浇口位置的因素来说，包括制品的形状、大小、壁厚、尺寸精度、外观质量及力学性能等 6。此外，还应考虑浇口的加工、脱模及清除浇口的难易程度。正确的浇口位置可以避免出现那些 可以预见的问题。常用的浇口形式有 1. 潜伏式浇口 2. 扇形浇口 3. 薄片浇口 4. 侧浇口 5.护耳浇口 6.点浇口 7. 直浇口等，当然也有将这些基本的浇口形式改进的，潜伏式浇口是注塑模浇注系统中曲线型潜伏式浇口的一种特殊的形式，因其曲线形状似“香蕉”，故称之为“香蕉型”潜伏式浇口。点浇口是塑料注塑模具中常用的结构形式，塑件浇口痕迹小，脱模时能自动切断浇注系统凝料 78。 热

13、流道技术的成熟，应用在模具中也越来越多，其优点：浇道内的压力损失小、模具的冷却仅为塑料件的冷却时间、（比一般注射的冷却时间短，生产 效率高）、无浇道冷凝料，提高了物料的利用率、热流道全为自动切断浇口 9，可以提高自动化程度，可以做到无人管理的自动操作热流道元件及组件均为标准件，可以直接购买安装使用，减少模具加工时间。热流道的功能是恒温地将塑料熔体均匀地送达每个浇口，以确保从注射点到每个模腔熔流长度和流道尺寸相等和各个模腔充填均衡，热流道板的结构形式则由注塑模具上的模腔分布情况、注嘴排列及浇口位置来决定。温控系统则是利用热电偶来控制热流道系统的各个位置加热器的温度，确使塑料保持工艺要求的熔融状态

14、。 D-M-E 公司的热流道系统，易于进行同 步或顺序注射 .生产特殊、复杂或难允模结构或变体积的产品。加工商还可以利用该系统模塑形状和规格小同的多个部件。无论是小型零件还是大型零件都是一次成型。此外 . 系统配置有无体喷嘴 .非常适川于对表而质量要求高、无浇口痕迹的产品 .由于省去了后序的修整工序可降低整体生产成本 9。 注塑模具结构要根据塑料制品的形状、精度、大小、工艺要求和生产批量来决定，它包括型腔数目及排列方式、浇注系统、成型部件、冷却系统、脱模机构、侧抽芯机构等几大部分 10，同时要尽量采用标准模架，计算机技术在注塑模具中的应用主要体现在注塑模具 结构设计中 2.4 我国塑料模具工业

15、和技术今后的主要发展方向 1、提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。 2、在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE 技术。基于网络的 CAD/CAM/CAE 一体化系统结构初见端倪， CAD/CAM 软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的 3D 设计与成型过程的 3D 分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。 3、推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。气助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。气体辅助注射成型比传 统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制体辅，而且其常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，

16、因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要 11。 4、开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、小批量的生产方式。 5、提高塑料模具标准化水平和标准件的使用率。首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产、提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种。 6、应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。 7、研究和 应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模 CAD/CAM 的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提 12。

17、8、“十一五”期间我国塑料模具发展方向，塑料模具占模具总量近 40%，而这个比例仍不断上升。塑料模具中为汽车和家电配套的大型注塑模具，为集成电路配套的精密塑料模具，为电子信息产业和机械及包装配套的多层、多腔、多材质、多色精密注塑模，为新型建材及节水农业配套的塑料异型材挤出模及管路和喷头模具等，目前虽然已有相当技术基础并正在快 速发展，但技术水平与国外仍有较大差距，每年进口模具达几亿美元，因此“十一五”期间应重点发展 第 3 章 总结 我国塑料模具产品的质量和生产工艺水平，总体上比国际先进水平低许多，而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。产品质量水平低主要表现在精度、表面粗糙度、寿命及模具的复

18、杂程度上；生产工艺水平低则主要表现在加工工艺、加工装备等方面。在模具寿命上，合理选择模具材料是非常重要的。花洒底座塑料注射模具作为塑料模具的之一，其分析标准也应尽量与国际标准相符合。 模具 制造产业是制造产业之一，而制造产业标志着一个国家的综合国力及技术水平。因此大力发展模具制造产业是国家经济建设中所必须计划到的。本次设计的花洒底座塑料注射模具虽然不能为整个行业做出什么贡献，仍希望能够通过本次的设计制作有所体会和认识，发现一些问题，学到更多关于模具的专业性知识 1314。 本次设计主要内容为塑料注射模具的设计。利用模具及注塑装置注射成型所需制品。塑料模具是成型塑料制件的工艺装备。根据塑料成型工

19、艺方法的不同，通常将塑料模具分为注射模具 ， 压缩模具，传递模具，挤出模具，中空吹塑模具，热成型模 具等。合理的加工工艺，高效的设备，先进的模具是实现现代塑料制品必不可少的三大重要因素。尤其是塑料模具对实现塑料成型工艺要求，保证塑料制件质量，降低生产成本起着重要的作用。一副质量优良的塑料模具可成型几十万次，甚至上百万次。这与模具设计、选材、制造和使用维护有着很大关系。对塑料模具设计的要求是：能生产出尺寸精度、外观、物理性能、力学性能等均能满足使用要求的优质制件 15。 此次设计的苍蝇拍的原材料为聚乙烯。 聚乙烯是通用的热塑性塑料。聚乙烯树脂是结晶型的线型结构的高聚物。它和聚丙烯均属聚烯烃，而聚

20、乙烯是最主要的聚烯烃。聚乙烯的耐热性不高，使用温度不高于 100 度，故该模具应该设置冷却水道，聚乙烯耐寒性很好，在零下 60 度仍有较好的机械性能和柔软性；聚乙烯的化学稳定性很好，在常温下能耐稀硫酸、稀硝酸和任何浓度的其他酸、碱、盐溶液的作用。聚乙烯耐水性很好，长期与水接触，其性能保持不变。因此聚乙烯很适合用来制造苍蝇拍。 聚乙烯的成型性能好，这是由于其吸水性小，成型前可不预热；熔体粘度小，流动性好，成型时不易分解。这就有利于聚乙烯苍蝇拍生产。 参考文献 1高余顺 .我们国模具材料的现状与发展 J.航空制造技术 ,2010(8):69. 2刘方辉 ,钱心远 ,张杰 .CAD/CAE/CAM

21、技术在现在塑料模具设计制造中的应用J.模具工业 ,2010,36(1):16. 3中国模具工业协会 .中国模具行业发展的有关情况 J.电加工与模具， 2006年增刊 :2. 4张建卿，郝彦琴，试论现代模具制造的特点及其发展方向 J,现代制造技术与装备， 2008 (5)： 7374. 5陈万林 .实用塑料注射模设计与制造 M.北京 :机械工业出版社 ,2000. 6付伟 ,范士娟 ,张海 .注塑模具设计中浇口位置和结构形式的选用 J.工程塑料应用 ,2007,35(10):6063. 7朱世威 .基于 Pro/E 软件的台灯罩模具设计及制造 J.工程技术 ,2007, 35(7):7677.

22、8柳松柱 .关于注射模排气系统的探讨 J.鄂州大学学报 ,2006, 13(6):3334. 9 李文星 , 阂朝勃 . 确 定 塑 料 注 塑 模 分 型 面 的 研 究 J. 技术广场 ,2005,15(3):2632. 10 张晓黎 , 李强 , 王六 一 等 . 电动 机 护罩 注 塑模 具设 计 J.塑料技术 ,2009,37(3):173. 11Dong H K,Kyung A.Molding of hollow formation and its dynamics in liquid gas-assisted injection molding Process. Korea-Au

23、stralia rheology journal, 2004,16:2733. 12S.C.Chen,N.T.Chen,K.S.Hsu and K.E.Hsu.Study of Polymer Melt Flow in Sequential Injection Molding Process J. AICHE Journal, 1996,42(6):17061717. 13洪慎章 .实用注塑成型及模具设计 M.北京 :机械工业出版社 ,2006. 14塑料模设计手册编写组 .塑料模设计手册 ,第 2 版 ,北京 :机械工业出版社 ,2002. 15齐晓杰 .塑料成型工艺与模具设计 M.北京：中国工业出版社 ,2005.