1、滑动器注塑模具的设计与分析目录摘要.1ABSTRACT.11第 1 章绪论.1摘要注塑模模具设计的核心是模具型腔，即模具成型零件的设计，传统的注塑模设计主要依靠模具设计师的直觉和经验，需要进行大量的手工绘图，如果设计模型需要调整，则所有的设计图纸必须重新绘制，劳动强度大。模具通常要经过反复的调试和修正才能投入生产，模具的设计周期长，成本高，并且产品的质量不易保证。采用 CAD 和CAE技术设计开发模具，可以一次试模成功，缩短设计周期，降低成本。本论文结合生产实际，设计开发了塑料编织机中滑动器零件的注塑模模具。根据滑动器零件尺寸设计出零件三维模型和模具的装配模型，通过分型面的设计最终完成模具的各
2、个成型零件。利用 Pro 甩分析软件 PlasticAdvisor 进行了模具注塑时的流动仿真，根据分析结果确定出浇注点，设计出注塑模的浇注系统。模具的冷却系统会影响到注射的时间和产品质量，本文分析了冷却系统的设计原则和常见的布置形式，并利用 ADNIA 软件模拟了冷却系统对模具温度场分布的影响:冷却水管距型腔表面距离越小，型腔表面温度越低，温差越小;直径越大，温度越低，温差越大;冷却水管间距越小，温度越低，温差越大;冷却水流速越大，温度越低，温差越大。根据模拟结果，设计了模具的冷却系统。为了检验滑动器模具成型零件设计的合理性，进行了充模仿真和开模仿真，仿真结果表明:模具成型零件形成的型腔注塑
3、出的制件满足设计要求，成型零件能顺利开模，不会发生干涉。关键词:注塑模具; 滑动器; 设计;冷却系统;仿真第 1 章绪论1.1 塑料成型概述塑料工业是由树脂合成业、塑料加工业和塑料制品开发应用三个领域组成的。塑料加工业起着承前启后的作用，是连接原料与制品的纽带。塑料制品的成型加工方法很多，包括注塑成型、压缩成型、挤出成型、压注成型、吹塑成型等等，l2】 。由于注塑成型工艺的成型周期短;能一次成型外形复杂、尺寸比较精确或带有金属嵌件的塑料制品;生产效率高，易于实现全自动化生产。并且早期的注塑成型方法主要用于加工热塑性塑料制品，但是随着塑料工业的迅速发展以及塑料制品应用范围的不断扩大，注塑成型方法
4、己经推广应用到热固性塑料制品和一些塑料复合材料制品的生产中。目前，除了少数几种塑料外，注塑成型已经成为塑料制品主要的成型加工方法。工程塑料制品中，有 80%以上的塑料制品是采用注塑加工成型3。注塑成型的原理是将松散的粒状或粉状塑料，从注塑机的料斗送入加热的料筒内熔融、塑化，使之成为粘流熔体，在柱塞或螺杆的推动下，以合理的流速通过料筒前端的喷嘴注入温度较低的闭合模具中，经冷却保压后，开模分型，得到具有一定形状和尺寸的塑料制品。图 1.1 为螺杆式注射机注射成型原理图，完整的注塑成型过程包括注射充模、保压补料和冷却定型。注射充模是指合模后，熔融流体从注塑机的注塑部位注入较凉的模腔过程。整个阶段从柱
5、塞或螺杆向前移动将己被塑化的塑料熔体注入模具型腔开始，到模腔被塑料熔体充满为止。熔体在模腔中的流动状态一般为稳态层流(即熔体流动时受到的惯性力与粘滞力相比很小)，从浇口到模腔终端逐渐扩展。熔体在模腔内流动时会受到一系列的流动阻力，这些阻力一部分来源于注塑机筒、喷嘴、浇注系统和模腔表壁对熔体的外摩擦，另一部分则来源于熔体自身内部产生的粘性内摩擦。为了克服流动阻力，注塑机必须通过螺杆或柱塞向熔体施加很大的注射压力。充模阶段对聚合物大分子的取向有很大影响，该阶段进行得不好有可能引发短射、过保压等缺陷，对制品质量有很大影响。保压补料是指熔体充满模腔那一刻起到浇口固化为止的一段时间。充模结束时模腔被充满
6、，熔体的快速流动也停止，喷嘴处的压力达到最大值(即注射压力)，但模腔内的压力还未达到最大值，由于熔体的可压缩性，在喷嘴压力的作用下，熔体继续进入模腔，使模腔内压力迅速升高，并使充模结束时的非均匀压力场迅速均匀。当浇口凝固时，由于没有物料进入模腔，模腔内的压力迅速降低。冷却定型是注塑成型过程的最后一个阶段，从浇口固化后开始到制品达到脱模温度从模腔中顶出为止。冷却定型结束时的模腔压力和模腔温度对制品质量非常重要。若脱模温度太高，制品在脱模后不仅会产生较大的收缩，而且容易发生热变形。若脱模时模腔内压力太高，容易使制品在脱模后产生较大的残余应力，导致制品在以后使用中发生形状、尺寸的变化或产生其它缺陷，
7、而且脱模会非常困难;若脱模时模腔内压力太低，则制品表面容易有陷痕或内部有真空泡。只有模腔压力和外界压力相差不大时，脱模才比较顺利，并能获得满意的制品，145。图 1.，螺杆式注射机注射成型原理图1- 料斗 2 一传动装置 3 一注射缸 4 一螺杆 5 一加热装置 6 一喷嘴 7 一注射模1.2 注塑模的发展作为聚合物成型的重要工艺装备，模具在注塑成型过程中处于核心地位，其设计与制造水平直接关系到产品的质量、品种及更新速度。1.2.1，模具工业的重要性及发展趋势模具是现代工业生产的基础工艺装备，在国民经济中占重要地位。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，60%一 80%的零
8、件都要依靠模具成型。而全世界每年生产的注塑模数量约占所有塑料成型模具数量的 50%，用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器” ，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低，己成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，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 6l。模具工业是国民经济的基础产业，模具工业的发展标志着一个国家工业水平及产品的开发能力，汽车工业中新车型的开发与批量生产，家电工业及日用品工业的产品开发等都与模具行业的发展息息相关，模具技术的应用为
9、我国模具工业的发展起到了重要的推动作用。模具技术已成为技术发展中最具活力、创造效益最高的应用领域。同时，模具工业也是技术最普及、应用最成熟的应用行业之一。因此， “模具工业是进入富裕社会的原动力”8l。模具工业是高新技术产业的一个组成部分。例如，属于高新技术产业领域的集成电路的设计与制造，不能没有做引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模，计算机的机壳、接插件和许多元器件的制造，也必须有精密塑料模具和精密冲压模具。数字化电子产品的发展，没有精密模具也不行，模具工业地位日益重要。在过去的 20 年中，我国模具工业得到了长足的进步。但是，我国的模具工业与模具发达国家相比，其差距表现在:模具的设
10、计水平;模具的制造水平;模具的标准化水平0l。长期以来，我国高聚物成型加工过程工艺参数的设定和模具设计与制造主要依赖于工艺人员和模具设计人员的经验和技巧，设计的合理性只能通过试模来判断，制造的缺陷也主要靠修模来纠正，导致模具及制品的设计与制造周期长、成本高、档次低。我国模具技术水平大约落后于国外 20 年，模具生产只能满足需要的 60%左右，每年进口的精密复杂模具高达数亿美元。 所以，今后模具工业的发展趋势是现代设计方法与工艺设计相结合，模具工业向着集团化、规模化方向发展，完善模具设计的 CAD/CANFCAE 一体化技术。在模具的开发和制造过程中，采用数控精密高效加工设备、采用逆向工程、并行
11、工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术。1.2.2 典型注塑模结构注塑模的结构形式很多，主要由塑件的结构、注射机的种类及生产批量等因素决定。典型的注塑模结构如图 1.2 所示，由动模和定模两部分组成，动模安装在注射机的移动模板上，定模安装在注射机的固定板上。注塑时动模与定模闭合构成型腔，熔融塑料经注射机的喷嘴，由浇注系统注入型腔，经保压冷却后，动模与定模在注射机的带动下开模，由推出机构推出制品。根据模具中各零部件所起的作用，可将注塑摸分为以下几个基本组成部分。1、成型零件成型零件是指动、定模部分有关组成型腔的零件，用于成型制品的内外表面，是与塑料直接接触，决定制品的几何形状和尺寸的零件。包括型
12、芯、型腔板、镶件、螺纹型芯、型环等零件，成型零件制造精度要求较高，是模具的关键零件。图 1.2 中的成型零件包括定模板 3、动模板 4、主型芯 7 和滑块 19。成型零件在注塑成型过程中，反复承受高温、高压及塑料熔体对它们的冲击和摩擦作用，容易发生磨损、变形和开裂。因此，设计注塑模时，必须综合考虑塑料制品的结构特点、生产批量、模具的使用寿命等问题，合理地设计成型零部件的结构形式，准确地计算它们的尺寸和公差，保证足够的强度、刚度和良好的表面质量。2、浇注系统浇注系统是将熔融塑料由注射机喷嘴引入模具型腔的通道。浇注系统决定了充模时熔体的流动特性，对注塑件的质量有较大的影响。浇注系统一般由主流道、分
13、流道、浇口及冷料井组成。3、合模导向机构主要有导柱、导套、导向锥等零件，用于保证动模和定模两大部分或模具其它零件的准确对合，以保证制品形状和尺寸的精确度，避免模具各零件发生碰撞和干涉。同时在模具吊装和注射成型中承受了一定的侧压力。图 1.2 典型的带分型抽芯机构的注塑模1 一定位圈 2 一浇口套 3 一定模板 4 一动模板 5 一导柱 6 一型芯固定板 7 一主型芯 8 一支撑板 9 一复位杆 10 一推杆固定板 11 一淮板 12 一动模座板 13 一推杆 14 一垫板巧一螺钉 16 一挡板 17 一弹簧 18 一螺钉 19 一滑块 20 一锁紧楔22 一斜销4、分型抽芯机构当塑件带有侧孔、
14、侧凹时，除可强制脱模的外，一般都需在推出塑件前，先进行侧向分型，将成型侧孔侧凹的零件从塑件中脱出。这一动作的完成是由分型抽芯机构来实现的。主要有斜销、斜滑块、弯销、齿轮齿条等零件。5、推出机构塑件成型后动、定模开模，塑件及浇道凝料需要被推出或拉出，这一动作是由推出机构来实现的。主要有推杆、推管、推件板、推块等零件。6、冷却加热系统又称温度调节系统，为满足注射成型工艺对模具温度的要求，模具需设置冷却或加热装置对模具的温度进行调节。模具的冷却一般是在型腔或型芯周围开设冷却水道;加热一般是在模具内部或周围安装加热元件。7、排气系统排气是为了将型腔内的空气及塑料受热冷凝过程中产生的气体排出，避免在塑件中留下气泡等质量缺陷。排气系统通常是在分型面处开设排气槽，有时也可利用镶拼件间的配合间隙来排气。小型塑料制件的排气量不大，可直接利用分型面排气。1.2.3 注塑模 CAO 及其优越性注射模具是一种典型的单件订货生产方式的产品，而且不同于一般的单件生产，因为模具不是用户的最终产品，它具有很强的时效性。传统的模具生产先根据设计者的经验进行模具设计，然后由制造工程师进行工艺规划，最后付车间进行模具加工，加工装配后进行试模，根据得到试
