DVD鏡片注塑模具設計【一模四腔】

DVD鏡片注塑模具設計【一模四腔】,一模四腔,dvd,鏡片,注塑,模具設計 東 莞 理 工 學 院 畢業(yè)（設計）論文 （2010屆） 題 目： DVD鏡片塑膠模具設計 學生姓名： 郭斌 學 號： 201041101228 專業(yè)班級： 10機械設計及其自動化2班 指導老師： 田君教授 2014年5月 日 摘 要 隨著高性能工程塑料的不斷發(fā)展，各種塑料制品行業(yè)，該行業(yè)需要繼續(xù)增長，注射成型工藝越來越多地用于成形制造的產(chǎn)品的各種性能要求。注塑模具設計的質量，對注塑機的生產(chǎn)效率直接影響成型，產(chǎn)品的質量和成本。模具可以是一個很好的注射成型上百萬次，因為其較長的壽命，在另一方面，降低了塑件的成型和模具成本，作為一個結果，一個好的更換，維修少，從而提高生產(chǎn)效率。為了滿足日益增長的工業(yè)需求和生活質量的需要，應繼續(xù)研究和開發(fā)，已被設計來提高注塑模具注塑模具的性能，滿足各行各業(yè)的需求。 在本設計中，通過對DVD鏡片，CAD模具設計和開發(fā)利用包括凸，凹模的設計，頂出機構的設計，注射機的選擇和校核，澆注系統(tǒng)的設計，冷卻系統(tǒng)的設計，模具及其他工作選擇。在本設計中，重點設計了以成形件的凸，凹模的設計，澆注系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)是模具設計的靈魂和冷卻設計，澆注系統(tǒng)的設計直接影響著塑件的成型質量和生產(chǎn)效率。因此，澆注系統(tǒng)的設計是注塑模具設計工作的關鍵。同時，模具溫度對塑件的質量和生產(chǎn)效率有著直接的影響，對模具的凝固時間和收縮應力，模具溫度的控制直接影響，從而影響模具和塑料件質量的成型周期，和表面粗糙度。大小的凸，凹模尺寸，澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設計重點和系統(tǒng)結構設計。通過這樣的設計，我們首先學習了解當前的形勢和發(fā)展情況，中國塑料模具結構和成型工藝的模具及注塑模具設計的基本原理。 關鍵詞：DVD鏡片；注射模；設計；ABS+PC 39 Abstract With the development of high performance engineering plastics, plastic products industry, the industry needs to continue to grow, the injection molding process is more and more used in various performance requirements of the product manufacturing. The quality of injection mold design, the injection molding machine production efficiency directly affects molding, product quality and cost. Mold can be a very good injection molding millions of times, because of their longer life expectancy, on the other hand, reduces the cost of molding and mold plastic parts, as a result, a good replacement, repair, thereby improving the production efficiency. In order to meet the growing needs of the industry and the quality of life needs, should continue to research and development, has been designed to improve the performance of injection mold injection mold, to meet the needs of all walks of life. In this design, through the one or two point of cover on the air conditioning remote control, the design and development of CAD die comprises a convex, concave mold design, the ejection mechanism design, selection and optimization of the injection machine, the design of gating system, cooling system design, mold and other work options. In this design, designed to focus on parts of the convex, concave mold design, gating system, cooling system. The gating system is the mold design of the soul and cooling design, the design of gating system directly affects the moulding quality and production efficiency [1]. Therefore, the design of gating system is the key of the injection mold design work. At the same time, mould temperature has a direct impact on the quality of plastic parts and production efficiency, solidification time and contraction on die stress, mold temperature control of a direct impact, thus affecting the molding cycle of molds and plastic parts quality, and surface roughness. The size of the convex, concave die size, design key points and system structure design of gating system and cooling system. Through this design, we first learn to understand the situation and the current development situation, basic principle of injection mold and die design China plastic mould structure and injection molding process. Key Words: DVD lens, injection mold, design, ABS+PC 第1章 緒論 目 錄 摘 要 II Abstract III 目 錄 1 第1章 緒論 1 1.1 CAD/CAM/CAE的發(fā)展、現(xiàn)狀及趨勢 1 1.2塑料模具的工作原理、發(fā)展、現(xiàn)狀及趨勢 6 第2章 DVD鏡片塑料模工藝設計 10 2.1DVD鏡片塑件的工藝分析 10 2.1.1塑料材料的性能及基本成型工藝參數(shù) 10 2.2.2DVD鏡片塑料的選材 10 2.3 ABS+PC材質材料成型特性 11 2.4注射成型基本過程 12 2.5 DVD鏡片塑件參數(shù) 14 第3章 注射機的選擇和校核 15 3.1注射機規(guī)格的選擇 15 3.2注射機的校核 15 3.2.1注射機注射容量的校核 15 3.2.2注射機注射壓力的校核 16 3.2.3注射機鎖模力的校核 16 3.2.4注射機模具厚度校核注射機模具厚度校核 17 3.2.5注射機最大開模行程校核 17 3.3確定型腔數(shù)目和分模面的選擇 18 3.3.1確定型腔數(shù)目 18 3.3.1 型腔數(shù)目的確定 18 3.3.2分模面的選擇 21 第4章　澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)設計 22 4.1澆注系統(tǒng)設計 22 4.1.1主流道的設計 22 4.1.2分流道的設計 22 4.1.3澆口設計 23 4.1.4冷料穴和拉料桿設計 24 4.1.5澆注系統(tǒng)的平衡 25 4.2排氣系統(tǒng)的設計 25 4.3冷卻系統(tǒng)設計 26 4.3.1設計冷卻系統(tǒng)的必要性 26 4.3.2冷卻系統(tǒng)尺寸計算 27 第5章 成型零件設計 29 5.1 模具型腔的結構設計 29 5.2 成型零件的尺寸確定 30 第6章 其他零部件結構設計 32 6.1脫模機構設計 32 6.1.1脫模機構的分類 32 6.1.2脫模機構設計原則 32 6.2導向機構設計 32 6.2.1導向機構設計原則 32 6.2.2導柱的外形尺寸計算 33 6.2.3導向孔的設計 33 6.2.4導柱的數(shù)量和布置 34 6.3定位圈 34 6.3.1定位圈的定義 34 6.3.2導柱的數(shù)量和布置 34 6.4主流道襯套 34 6.5其他結構零件設計 34 第7章 繪制模具圖 36 7.1 創(chuàng)建模具 36 7.2 繪制總裝配結構圖和部分零件圖 36 結 論 37 參考文獻 38 致 謝 39 第1章 緒論 1.1 CAD/CAM/CAE的發(fā)展、現(xiàn)狀及趨勢 從20世紀80年代早期的第二十世紀80年代開始，發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床產(chǎn)業(yè)中分離出來，和一個獨立的工業(yè)部門的發(fā)展，其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的價值。然后，隨著模具技術的發(fā)展，模具行業(yè)也被廣泛用于航空航天，汽車，電子，儀器儀表，輕工，塑料制品，日用品等工業(yè)部門。在發(fā)達國家，人們認為，沒有死亡，沒有高質量的產(chǎn)品。模具享受“重點發(fā)展產(chǎn)業(yè)”；“一個企業(yè)的心“；”的美譽，富裕的社會的一種力量”。改革開放以來，在中國模具工業(yè)的發(fā)展也很迅速。近年來，15%的年增長率快速發(fā)展。模具企業(yè)如竹筍春雨，快速啟動后，發(fā)展。 隨著模具工業(yè)規(guī)模的不斷擴大，中國的模具技術水平較高，可以做成很大，反映現(xiàn)代模具設計與制造水平的精密模具，模具的部分已達到國際先進水平。雖然中國模具工業(yè)有了長足的進步，對模具的部分已達到國際先進水平，但無論是數(shù)量和質量還不能滿足國內(nèi)市場的需求，大型，精密，復雜模具仍需要每年進口1000000000美元。為了減少模具工業(yè)發(fā)達國家之間的差距，模具在中國正朝著大型，精密，復雜模具的開發(fā)；加強模具標準件的應用；推廣CAD／CAM／CAE技術的發(fā)展。 模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎工藝裝備，也是發(fā)展和實現(xiàn)少無切削技術不可缺少的工具。在電子、汽車、電機、電器、儀表、家電和通訊行業(yè)中，有60%－80%的零部件都需要模具加工，輕工制品的生產(chǎn)中應用模具更多，因此模具行業(yè)有“百業(yè)之母”的美譽。 　　模具生產(chǎn)的工藝水平及科技含量的高低，直接影響到工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量、企業(yè)的效益、新產(chǎn)品的開發(fā)能力，決定著 一個國家制造業(yè)的國際競爭力，因此模具生產(chǎn)的工藝水平及科技含量的高低已經(jīng)成為衡量一個國家工藝水平和產(chǎn)品制造水平的重要標志。隨著模具CAD/CAE /CAM技術的廣泛使用，模具生產(chǎn)的工藝水平和科技含量將有質的飛躍。 　　1 我國模具工業(yè)概況 　　我國雖然很早就開始制造和使用模具，但長期未形成高技術含量的產(chǎn)業(yè)。直到20世紀80年代后期，隨著科技的進步，國務院和國家有關部門對發(fā)展模具工業(yè)的給與了高度重視和支持，模具工業(yè)才駛入快速發(fā)展軌道。 　　近年來，我國模具工業(yè)發(fā)生了巨大的變化，不僅國有模具企業(yè)取得了很大發(fā)展，三資企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)（個體）模具企業(yè)的發(fā)展也相當迅速，已經(jīng)形成珠三 角、長三角、安徽等具有一定規(guī)模的模具生產(chǎn)基地。模具工業(yè)的技術水平也有了很大的提高，沖壓模具中具有代表性的是為汽車配套的汽車覆蓋件模具，以及為農(nóng)用 車、工程機械和農(nóng)機配套的覆蓋件模具；覆蓋件模具的技術要求高，大都是結構復雜的大中型模具，代表了沖壓模具的水平，一汽模具公司、東風模具公司、天津模 具廠等已能夠生產(chǎn)出部分中檔新型轎車的覆蓋件模具。多工位級進模是一種高精度、高效率、長壽命的模具，是技術密集型模具的重要代表，美國UGS公司與我國 華中科技大學合作在UG－NX軟件平臺上開發(fā)出基于三維幾何模型的級進模CAD/CAM軟件NX－PDW。此外，華中科技大學、上海交通大學、西安交通大 學和北京機電研究院等相繼開展了級進模CAD/CAM系統(tǒng)的研究和開發(fā)。在塑料模具方面，大型塑料模具已能生產(chǎn)單套重量達50頓以上的注塑模，精密塑料模 的精度已可達到3μm，多腔塑料模已能生產(chǎn)一模2560腔的塑封模，高速模具方面已能生和4m/min以上擠出速度的高速塑料異型材擠出模及主型材雙腔共 擠模具。其他類型的模具，也都達到了較高的水平。 　　目前，在我國模具生產(chǎn)企業(yè)中，數(shù)字化設備比較齊全，模具CAD/CAE/CAM技術已經(jīng)被廣泛的應用，采用高速加工及RP（Rapid Prototyping）/RT（Rapid Tooling）等先進技術的企業(yè)也逐漸增多。模具標準件使用覆蓋率及模具商品化率都已有較大幅度的提高，熱流道技術在塑料模具行業(yè)中應用比例越來越高。 　　2 模具CAD/CAE/CAM技術的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀 　　模具CAD/CAE/CAM技術具體就是模具設計人員和組織模具產(chǎn)品制造的工藝設計人員在CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的輔助下，根據(jù)模具的 設計和制造程序進行設計和制造的一項新技術。目前，模具CAD/CAE/CAM技術發(fā)展很快，廣泛的應用于模具生產(chǎn)企業(yè)。采用模具CAD/CAE/CAM 技術是模具生產(chǎn)革命化的措施，也是模具技術發(fā)展的一個顯著特點。 　　2．1國外模具CAD/CAE/CAM技術的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀 　　國外模具CAD/CAM技術的研究始于上世紀60年代，到70年代已經(jīng)研制出了模具CAD/CAM的專門系統(tǒng)，推出了面向中小型企業(yè)的CAD/CAM的商業(yè)軟件，可應用于各種類型的模具設計和制造。 　　1973年，美國的DIE COMP公司率先研制成功PDDC連續(xù)模系統(tǒng)。1977年，捷克斯洛伐克金屬加工工業(yè)研究所研制成功AKT沖模CAD系統(tǒng)。1978年，日本機械工程實驗 室建立ME1連續(xù)模設計系統(tǒng)。1979年，日本旭光學工業(yè)公司研究成功的沖空模和彎曲模PENTAX的CAD系統(tǒng)。1985年，日本NISSIN精密機器 公司采用了冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)。到80年代末，美國、日本等工業(yè)發(fā)達國家的模具生產(chǎn)已有近50%采用了CAD/CAM技術。 近二十多年來，隨著計算機硬件的不斷提升，工業(yè)發(fā)達國家的CAD/CAM技術不斷創(chuàng)新、完善、逐步發(fā)展，已經(jīng)形成一個從研究開發(fā)、生產(chǎn)制造到推廣應用和銷 售服務的完整的高技術產(chǎn)業(yè)。 　　國外在上世紀60年代開始開發(fā)有限元進行軟件，1976年發(fā)行了第一套流動分析軟件。利用CAE技術可以在模具加工前，在計算機上對整個成 型過程進行模擬分析，減少甚至避免模具返修報廢、提高模具質量和降低成本等。目前國外的模具CAE技術已經(jīng)相當成熟，完全走向實用化階段，并取得了顯著效 果。國外著名的CAE軟件有NASTRAN、ADINA 、ANSYS、ABAQUS、MARC、COSMOS等。 　　2．2國內(nèi)模具CAD/CAE/CAM技術的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀 　　我國模具CAD/CAM技術開始于20世紀70年代末，與國外相比尚有一段距離，但目前也趨于成熟，并在模具生產(chǎn)企業(yè)得到廣泛應用。特別是 20世紀80年代后期，我國進入了CAD/CAM技術迅猛發(fā)展的時期，各大院校和科研單位不僅自主研發(fā)適合國情、專業(yè)化極強的CAD/CAM實用系統(tǒng)，也 引進國外先進CAD/CAM，同時在國外的CAD/CAM系統(tǒng)之上進行二次開發(fā)。如吉林大學依托一汽對汽車覆蓋件CAD/CAM系統(tǒng)的研究已經(jīng)取得顯著成 效，華中科技大學模具技術國家重點實驗室在AutoCAD軟件平臺上開發(fā)出基于特征的級進模CAD/CAM系統(tǒng)HMJC，上海交通大學為瑞士法因托 （Finetool）精沖公司開發(fā)成功精密沖裁級進模CAD/CAM系統(tǒng)，西安交通大學開發(fā)出多工位彎曲級進模CAD系統(tǒng)等，這些CAD/CAM系統(tǒng)的研 發(fā)促進了國內(nèi)模具行業(yè)快速發(fā)展。 　　經(jīng)過這十幾年的發(fā)展，我國模具CAD/CAM軟件的開發(fā)水平也逐漸接近國外先進水平。在政府的大力支持下先后出現(xiàn)了一批先進的模具CAD /CAM示范企業(yè)，高校和企業(yè)也培養(yǎng)了一大批模具CAD/CAM軟件開發(fā)及應用人才。但總的來說，我國目前模具CAD/CAM軟件不管是從產(chǎn)品開發(fā)水平還 是從商品化、市場化程度都與發(fā)達國家有不小的差距。 　　隨著有限元技術的快速發(fā)展，早在上世紀80年代，國內(nèi)就有一批科研單位和高校投入有限元技術的研究、開發(fā)和應用中。在此背景下，國內(nèi)相繼取 得了可喜的成績，如：大連理工大學的JIFEX，鄭州機械研究所的紫瑞，北京農(nóng)機學院的有限元分析系統(tǒng)。在模具CAE方面：如湖南大學的沖壓CAE系統(tǒng)， 華中科技大學沖壓成型快速分析軟件FASTAMP，清華的鑄造CAE分析軟件FTStar，華北工學院的鑄造分析軟件CASTsoft等，但是與 CAD/CAM系統(tǒng)的集成度相對較弱。 　　3 模具CAD/CAE/CAM技術的發(fā)展趨勢 　　21世紀市場要求高質量、低成本的產(chǎn)品，并且要求對各種不同的市場需求作出快速的反應。模具制造技術的發(fā)展趨于專業(yè)化、標準化、集成化、智能化、虛擬化、網(wǎng)絡化，這將使模具行業(yè)發(fā)生巨大變革。 　　3．1模具CAD/CAE/CAM技術的專業(yè)化程度顯著提高 　　任何一種模具軟件不可能包羅萬象，完全能適應不同的模具產(chǎn)品、不同生產(chǎn)企業(yè)的需求。這就要求有針對性的開發(fā)專用模具CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)軟件，或者根據(jù)模具生產(chǎn)企業(yè)自身的特點對軟件系統(tǒng)進行二次開發(fā)。這樣才有可能一切從實際出發(fā)，最大的發(fā)揮出軟件的潛能，充分利用好企業(yè)自身的設備，制 造出高質量的模具產(chǎn)品。 　　隨著模具工業(yè)的快速發(fā)展，各大主要軟件開發(fā)商和有獨立科研實力的企業(yè)已經(jīng)開始有針對性地開發(fā)專用模具CAD/CAM實用軟件系統(tǒng)，并取得了 巨大的經(jīng)濟效益。如：專用的進級模系統(tǒng)NX－PDW，專用的塑料注射模系統(tǒng)MoldWizard，專用的鍛壓模系統(tǒng)AutoMolder，此外還有法國 Misslelsoftware公司的注射模專用軟件TopMold和級進模專用軟件ToABS+PCrogress、日本UNISYS株式會社的塑料模設計和制 造系統(tǒng)CADCEUS等。這些專用模具軟件的產(chǎn)生，大大的提高了模具設計人員的工作效率，讓模具設計人員從繁瑣的勞動中解放出來，進行創(chuàng)造性的設計活動。 　　3．2模具CAD/CAE/CAM技術的標準化勢在必行 　　標準化模具 CAD/CAM系統(tǒng)可建立標準零件數(shù)據(jù)庫、非標準零件數(shù)據(jù)庫和模具參數(shù)數(shù)據(jù)庫。標準零件庫中的零件 在模具CAD設計中可以隨時調(diào)用，并采用GT（Group Technology，成組技術）生產(chǎn)。非標準零件庫中存放的零件，雖然與設計所需結構不盡相同，但利用系統(tǒng)自身的建模技術可以方便地進行修改，從而加快 設計過程，使典型模具結構庫在參數(shù)化設計的基礎上實現(xiàn)。 　　數(shù)據(jù)的傳遞、轉化成為企業(yè)之間、企業(yè)與客戶之間、軟件之間、軟件與設備之間進行信息傳遞的最大障礙。在模具CAD/CAE/CAM軟件系統(tǒng) 中也存在這樣的問題，為保障數(shù)據(jù)在傳遞、轉化的過程中不丟失，建立數(shù)據(jù)轉換的標準顯得非常重要，這樣可以模具CAD/CAE/ CAM軟件系統(tǒng)內(nèi)部的信息交流成為整體，從而真正意義上實現(xiàn)了模具制造信息傳遞的暢通。 　　3．3模具CAD/CAE/CAM技術的集成化是必然趨勢 　　國內(nèi)模具制造企業(yè)雖然也采用了CAD/CAM/CAE技術，但模具的設計尚未形成成熟的理論指導和設計體系，各類設計工具更多的表現(xiàn)為單一 學科的軟件化，其相互集成也是以軟件接口實現(xiàn)的數(shù)據(jù)集成。模具CAD/CAE/CAM技術與GT、CE（Concurrent Engineering）、CAE、CAABS+PC（Computer Aided Process Planning）、PDM（Product Data Management）等技術密切相連，組成一個有機的整體，建立一個統(tǒng)一的全局模具產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，在模具開發(fā)、模具設計中，提供全部的信息，使信息共 享、交換處理和反饋，它綜合了計算機技術，系統(tǒng)集成技術，并行技術和管理技術，最終將發(fā)展成為 CIMS（Computer Integrated Manufacture System，計算機集成制造系統(tǒng)）。 　　3．4智能技術將使模具CAD/CAE/CAM技術如虎添翼 　　模具CAD/CAE/CAM技術中的智能化是指由模具CAD/CAE/CAM軟件系統(tǒng)和人類專家共同組成的人機一體化系統(tǒng)，它能再模具生產(chǎn) 過程中進行分析、推理、判斷、構思和決策等智能活動，有效地實現(xiàn)了人與模具設計系統(tǒng)的有機融合及人的智能的充分發(fā)揮。近年來，人工智能在模具 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)中的應用主要集中在知識工程的引入和模具設計專家系統(tǒng)開發(fā)上。 　　目前，在模具的設計和制造過程中，在很多環(huán)節(jié)上仍然依靠模具設計人員的經(jīng)驗。如模具設計方案的選擇、工藝流程和參數(shù)的選擇、模具結構的優(yōu)化 等，模具CAD/CAE/CAM設計系統(tǒng)只是完成一些簡單建模和數(shù)值計算，缺乏靈活性和可靠性。這就要求模具設計系統(tǒng)必須利用 KBE（Knowledge－Based Engineering）技術進行深入的改造，從分發(fā)揮、利用知識庫和專家系統(tǒng)設計出高質量的模具。在模具行業(yè)已有成功案例，如華中科技大學模具技術國家 重點實驗室在國產(chǎn)注射成型模擬軟件HSCAE6．10中成功地引入了人工智能技術。 　　3．5虛擬技術將在模具CAD/CAE/CAM得到應用 　　虛擬制造（VM）是一種新的制造技術，它以仿真技術、信息技術、虛擬現(xiàn)實技術為支撐，對產(chǎn)品設計、工藝規(guī)劃、加工制造等生產(chǎn)過程進行統(tǒng)一建 模。虛擬制造技術應用于模具生產(chǎn)實際是模具CAD/CAE/CAM技術的集成和延伸，因此，模具工業(yè)今后推廣應用虛擬制造技術，必須首先對當前應用于模具 生產(chǎn)的各種先進設計與制造技術和方法進行全面、深入的消化吸收和推廣應用。虛擬制造技術在國外模具工業(yè)中也有成功的應用。如美國的Foundry Service（FSC）公司采用虛擬制造技術對整個工藝生產(chǎn)過程進行仿真，并根據(jù)仿真結果更改設備參數(shù)后，成功地完成了生產(chǎn)系統(tǒng)的改造工程，節(jié)約了大量 的資金。AUTODIE公司采用虛擬制造技術后，在8～10個月內(nèi)完成一種車型的設計與制造，一年內(nèi)可以接受5種車型的模具定貨。 　　3．6網(wǎng)絡化是模具CAD/CAE/CAM技術應用的重要手段 　　網(wǎng)絡化敏捷制造與模具CAD/CAE/CAM技術的結合是當今模具制造業(yè)中的主流方向之一。隨著信息技術、網(wǎng)絡技術的發(fā)展，網(wǎng)絡化制造的研 究已經(jīng)達到了前所未有的高度。網(wǎng)絡化模具制造指的是：面對模具市場機遇，針對模具市場需要，利用以因特網(wǎng)為標志的信息高速公路，靈活而迅速地組織社會模具 制造資源，快速地組合成一種超越空間概念的、靠電子手段聯(lián)系的、統(tǒng)一指揮的經(jīng)營實體網(wǎng)絡聯(lián)盟模具制造企業(yè)，以便快速推出高質量、低成本的模具產(chǎn)品。此類的 研究已經(jīng)相當多，如東莞地區(qū)模具行業(yè)敏捷化趨勢的分析與研究。由此可知模具網(wǎng)絡化制造研究的重點的是如何有效的實現(xiàn)不同模具企業(yè)之間的資源共享，多種高新 技術的集成，因此能集成多方面的資源，具有多種功能的網(wǎng)絡化模具制造平臺將成為網(wǎng)絡化模具制造的技術支持工具，將使模具企業(yè)快速的應對市場的變換。 1.2塑料模具的工作原理、發(fā)展、現(xiàn)狀及趨勢 塑料模具的工作原理 注塑模具是在成型中賦予塑料以形狀和尺寸的部件。模具的結構雖然由于塑料品種和性能、塑料制品的形狀和結構以及注射機的類型等不同而可能千變?nèi)f化，但是基本結構是一致的。模具主要由澆注系統(tǒng)、成型零件和結構零件三部分組成。其中澆注系統(tǒng)和成型零件是與塑料直接接觸部分，并隨塑料和制品而變化，是塑模中最復雜，變化最大，要求加工光潔度 注塑模具是在成型中賦予塑料以形狀和尺寸的部件。模具的結構雖然由于塑料品種和性能、塑料制品的形狀和結構以及注射機的類型等不同而可能千變?nèi)f化，但是基本結構是一致的。 模具主要由澆注系統(tǒng)、成型零件和結構零件三部分組成。其中澆注系統(tǒng)和成型零件是與塑料直接接觸部分，并隨塑料和制品而變化，是塑模中最復雜，變化最大，要求加工光潔度和精度最高的部分。 塑料模具的發(fā)展 隨著通用及工程塑料在強度和精度等方面的不斷提高，合理設計的塑料件往往能代替多個傳統(tǒng)金屬件，塑料制品的應用范圍在不斷擴大，塑料產(chǎn)品的用量也在迅猛的增加。這大大促進了中國塑料模具行業(yè)的快速發(fā)展。有關專家指出：近年來，中國塑料模具發(fā)展速度十分迅猛，當前中國塑料模具在整個模具行業(yè)中所占比重約為30%。隨著數(shù)控加工裝備水平的不斷提高，各企業(yè)也在紛紛的加大塑料模具開發(fā)力度，塑料模具已成為模具品種中最為誘人的“蛋糕”。 尤其是隨著中國汽車、家電、電子通訊等行業(yè)的迅速發(fā)展，預計在未來模具市場中，塑料模具占模具總量的比例仍將逐步提高，且發(fā)展速度將快于其他模具。在生產(chǎn) 汽車時，各種功能性零部件都要靠模具成型，僅制造一款普通轎車就需200余件內(nèi)飾件模具，而制造保險杠、儀表盤、油箱、方向盤等所需的大中型塑料模具，從 模具行業(yè)生產(chǎn)能力看，目前滿足率僅約50%。隨著汽車產(chǎn)銷量高速增長，汽車模具潛在市場十分巨大。另據(jù)一份專業(yè)模具研究報告顯示：在建筑領域，塑料建材代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料也是大勢所趨，預估今年中國塑料門和塑管普及率將超過45%，塑料排水管市場占有率將超過50%，這都促進了模具的需求量的增加。未來大型、精密、設計合理的注塑模具將受到市場青睞。 塑料模具的現(xiàn)狀 近年來，國外的塑料模具的發(fā)展速度也迅速增長，在許多國家（日本，德國，瑞士）塑料模具工業(yè)的發(fā)展是高于沖壓模具，塑料模具產(chǎn)值占1 / 2模具行業(yè)的整個經(jīng)濟。大量的塑料模具生產(chǎn)國外主要采用一模多腔，多層膜和多腔，多站多型腔模具，多層膜已發(fā)展到64×64腔，以及多層成型機模具的發(fā)展，塑料飲料瓶，杯數(shù)鞋模采用多站多腔模32腔，飲料瓶模具。一些日本和歐美國家的鋁模具生產(chǎn)，鋁的導熱系數(shù)比鋼，是鋼的三倍，注塑周期可縮短為25 ~ 30%，和模具，大大降低。 塑料模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，在我國起步比較晚，但是，發(fā)展非常迅速，特別是近幾年來，無論在質量上有了很大的發(fā)展，技術和制造能力，取得了巨大的成就。中國30年的發(fā)展歷程，過去90年在海外的塑料模具的發(fā)展，現(xiàn)在有相當規(guī)模。1987我有塑料產(chǎn)量已達2970000噸，居世界第五位?，F(xiàn)在，中國的塑料工業(yè)已形成完整的具有相當規(guī)模，設計系統(tǒng)，塑料模具的設計和應用技術的發(fā)展，CAD技術，CAABS+PC技術具有相應的。塑料生產(chǎn)，加工，塑料機械及設備。模具工業(yè)以及科研等，都已發(fā)展都了一定規(guī)模。 塑料模具的發(fā)展趨勢 隨著人類社會的不斷進步不斷發(fā)展和高新技術，人們對產(chǎn)品的要求越來越高，這促使我們必須大力發(fā)展模具設計技術。塑料模具的設計技術的世界也給予了高度重視，投入了大量的研究和開發(fā)。在塑料模具的未來主要進行了以下幾個方面的國際發(fā)展趨勢： ①在模具設計制造中全面推廣CAD/CAM/CAE技術 CAD/CAM/CAE技術是模具技術發(fā)展的一個重要里程碑，實踐證明，CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向。 ②注射模CAD的實用化 塑料模Mold——Flow或C——Flow軟件和塑料模Mold——Cool或C——Cool軟件已經(jīng)商品化，注射模CAD正向實用化方向邁進。我國政府對注射模CAD實用化進程也十分重視。專門組織了“八五”國家重點技術攻關項目“注射模CAD/CAM/CAE集成系統(tǒng)研究”。目前，美國PSP公司的IMES專家系統(tǒng)，能幫助模具設計人員用專家的知識解決注射模的問題。 ③塑料模專用材料研究和開發(fā) 目前，塑料模鋼擁有的類型有：基本型、預硬化型、時效硬化型、熱處理硬化型、馬氏體時效鋼和粉末冶金模具鋼等鋼種。在“八五”期間，國家也組織了諸多鋼鐵廠單位大力研究和開發(fā)塑料模專用系列鋼，這將進一步擴大和完善塑料模鋼材。 ④塑料模加工程控化 機械技術與電子技術的密切結合，日益更多地采用數(shù)控數(shù)顯、計算機程序控制的加工方法，實現(xiàn)高層次、多工位加工，使塑料模在質量上、效率上產(chǎn)生一個新的飛躍。⑤模具研磨拋光自動化、智能化 模具表面的光整加工是模具加工中未能很好解決的難題之一。模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質量等方面均有較大的影響,我國目前仍以手工研磨拋光為主,不僅效率低（約占整個模具周期的1/3),且工人勞動強度大,質量不穩(wěn)定,制約了我國模具加工向更高層次發(fā)展。因此,研究拋光自動化、智能化是重要的發(fā)展趨勢。日本已研制了數(shù)控研磨機,可實現(xiàn)三維曲面模具的自動化研磨拋光。 第3章 注射機的選擇和校核 第2章 DVD鏡片塑料模工藝設計 2.1DVD鏡片塑件的工藝分析 2.1.1塑料材料的性能及基本成型工藝參數(shù) DVD鏡片，一般的樹脂鏡片都是熱固性材料，即原料為液態(tài)，加熱后形成固態(tài)鏡片原料為固態(tài)，經(jīng)加熱后塑形為鏡片，所以這種鏡片成品后受熱過度也會變形，不適于高濕熱場合。DVD鏡片有著極強韌性，不破碎（可用于防彈玻璃），故又稱 安全鏡片。塑料一般具有重量輕，低密度的優(yōu)點，比強度高，電，熱，聲和優(yōu)良的絕緣性能，耐腐蝕性能和光學性能強，耐磨性強，優(yōu)秀的。塑料成型過程中在許多方面的性能特點，一些操作相關，一些特性直接影響成型方法及工藝參數(shù)的選擇。熱塑性塑料，成型工藝參數(shù)包括收縮期，流動性，相容性，吸濕性和熱靈敏度和熱力學性質，結晶度和取向.　 2.2.2DVD鏡片塑料的選材 塑料材料是根據(jù)材料的選擇和使用，不需要一個很大的負載，其工作溫度不高，因此要求的耐熱性不高。根據(jù)需要和條件看，一般塑料結構材料能滿足他們的要求，因此在材料的空調(diào)遙控器蓋材料的選擇。為塑料材料的一般結構，主要是在高，低密度聚乙烯，聚丙烯，聚碳酸酯，ABS，聚甲基丙烯酸甲酯，高抗沖聚苯乙烯樹脂，玻璃鋼和丙烯晴共聚物等。但塑件注射模設計的基礎上，根據(jù)在優(yōu)良的初步選擇注塑成型材料，低密度聚乙烯，聚丙烯，ABS，聚碳酸酯和其他四種材料作為原材料制造DVD鏡片。 DVD鏡片要求有極強韌性，要求透明。綜合選擇ABS+PC材質作為DVD鏡片的材質。 2.3 ABS+PC材質材料成型特性 現(xiàn)今ABS+PC新型材料在歐美及日本已經(jīng)非常的流行，并憑借著其抗壓、耐摔，輕便和亮麗的特性被廣大消費者所喜愛。其高貴的外型和獨特的色彩，更是在商務旅行等場合成為了身份的象征和個性的體現(xiàn). ?? ABS即丙烯腈—丁二烯—苯乙烯Acrylonitrile-Butadiene-Styrene Terpolymer三元共聚物，簡稱ABS。 ABS中的丙烯腈提供化學性和熱穩(wěn)定性；丁二烯提供韌性、彈性和抗沖性,而苯乙烯則賦予了剛性、光澤性和加工流動性。 ?? PC是一種非晶體工程材料，具有特別好的抗沖擊強度、熱穩(wěn)定性、光澤度、抑制細菌特性、阻燃特性,憑借抗壓、耐摔、輕便和亮麗的特性，迅速博得商務及時尚人士的喜愛，在日本和歐美已經(jīng)開始流行。 以及抗污染性。 ABS樹脂的主要特點： 1、較好的抗沖強度和一定的耐磨性。2、耐寒性能良好，溫度范圍—40～100度℃。3、良好的耐油性、耐水性和化學穩(wěn)定性。4、電性能良好，其絕緣性很少受溫度、濕度的影響。5、無毒，無臭，不透水但略透水蒸氣。 ?? 典型用途 ： ?? 汽車、飛機配件，電冰箱， 大強度工具（頭發(fā)烘干機，攪拌器，食品加工機，割草機等），電話機殼體， 打字機鍵盤，娛樂用車輛如高爾夫球手推車以及噴氣式雪撬車等。 ? 優(yōu)點：輕便、亮麗、抗壓、抗摔、易保潔、殼輕薄、韌性好。 ? 缺點：加工難度大、成本高、耐磨性差。 2.4注射成型基本過程 圖2.1. 注射成型基本過程 生產(chǎn)前的準備工作一般是為了使注射成型生產(chǎn)順利進行和保證制件質量，在生產(chǎn)前進行的包括原料的預處理、清洗機筒、預熱嵌件和選擇脫模劑等準備工作。 1、原料的預處理 原料的預處理包括三個方面：一是質量檢驗，造型材料的分析。這一部分包括材料，水含量測試的顏色，紋理，無雜質，并測試其熱穩(wěn)定性，流動性，收縮率。粉狀物料，在注塑前還將制成小丸的要求。兩個，著色。根據(jù)塑件成型的產(chǎn)品需求，成型材料中添加一個顏色或顏色的材料，以達到所需的顏色。粉狀或粒狀熱塑性塑料的著色，用直接法和間接法兩種方法實現(xiàn)。前者稱為著色的方法，它是天然的彩色塑料著色劑和精細的簡單混合粉末可直接用于成型，或其他用于塑化成型。該方法比較簡單，容易操作。間接染色方法相比是更困難的，它需要使用被稱為“塑料粒子、彩色塑料顆粒高的顏料濃度色母比例稱重放入攪拌機，攪拌，然后發(fā)送到成型設備的使用。其步驟簡單，容易染色的分散均勻，色澤明亮的部分和沒有顏料粉塵污染，并能實現(xiàn)自動著色工藝。但因為它是簡單和自然的彩色塑料顆粒混合，沒有混合功能或只成型設備的混合功能很差，所以當成型顏色均勻性高的產(chǎn)品不需要使用顏色形成材料。三，預熱和干燥。對材料的吸濕性和粘性的水性強，預熱干燥適當根據(jù)水的要求允許的注射成型工藝，以在材料和揮發(fā)水分太多出去，成型后的產(chǎn)品以防止氣泡和裂紋缺陷，而且可以避免注水時間的降解。但是，吸濕性和粘性的水是不強的材料，如果包裝是更好的可以不預熱干燥。 2、清洗料筒 如果你需要在塑料制品的生產(chǎn)，改變顏色或更換，更換材料在熱分解或降解反應時間形成的過程中發(fā)現(xiàn)，對注塑機清洗桶的需要。通常，筒柱塞式機庫存量大，必須拆卸清洗機筒，螺桿機筒，可用于清潔空氣噴射的方法。 3、預熱嵌件 本程序主要用于塑料插入，因為金屬和塑料收縮率不同，導致插入周圍的塑料易收縮應力和裂縫，為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，在成型前可插入的預熱溫度，減少它融化的塑料在成型，避免或全塑性收縮應力和裂紋插入的抑制作用。 4、選擇脫模劑 常用的脫模劑有硬脂酸鋅、液體石蠟（白油）和硅油等。其中除了硬脂酸鋅不能用于聚先胺外，這三種脫模劑對于一般塑料均可使用，尤其是硅油的脫模效果是最好的，只要對模具施用一次，即可以長效脫模，但是價格昂貴。硬脂酸鋅通常多用于高溫模具而液體石蠟多用于中低溫模具。另外，對于含有橡膠的軟制品或透明制品不宜采用脫模劑，否則將影響制品的透明度。 加料：計量將粒料和粉料加入料斗，通過料斗進入注射機料筒，物料一般是在注射機的料筒中塑化。通過對塑化計量的計算設定好后，物料在設定的計量中塑化完全，即粒料和粉料變成塑料熔體后，注射模閉合，注射機注射充模。 注射充模：注射充模一般劃分為流動充模、保壓補縮和倒流三個階段。注流指的過程中熔體注射將好的塑料進入模腔。在注射壓力注射過程中隨時間而變化，流動期，噴射壓力、噴嘴壓力迅速上升，而腔（柵極端子）壓力接近于零，所以注射壓力主要是用來克服阻力，熔體在模腔中的思想。在填充過程中，熔體流入模腔，模腔壓力的急劇增加，注射壓力和噴嘴的壓力將增加到最大，然后停止變化，注射壓力對熔體起兩個作用，一是克服在模具型腔的液流，二是壓實熔融程度。包裝料，夾持進給階段從熔體充滿型腔在機筒螺桿回現(xiàn)在開始。壓力定義為熔體的注射壓力，模腔的壓實過程，喂養(yǎng)是注塑機的包裝工藝，模具型腔逐漸開始空冷熔體由于成型收縮，美聯(lián)儲的行動。反在機筒柱塞或螺桿后退（即解除保羅的壓力），熔體在澆口和流道流動方向相反的方向。 冷卻：冷卻凍結時間開始從大門，放行產(chǎn)品到目前為止，這是注射成型過程的最后階段。在這個階段，有問題的注模腔壓力，冷卻部分的密度，熔體在模和脫模條件。 的后處理部分：從模具零件，在塑性成形過程中熔體的流動行為的溫度和壓力是非常復雜的，再加上不均勻的熔體流動前沿和冷卻速率不同填充塊后，往往會出現(xiàn)一些結晶，部分不均勻取向和收縮，產(chǎn)生相應的結晶，取向和收縮應力，脫模后的變形的影響，還可使機械零件 可轉換的光學性能，和表面質量，甚至開裂，需要解決一系列我們必須作出相應的處理問題。 當這個過程完成后我們將推出的產(chǎn)品，卸料，清洗模具，可總回筒重新塑化注射成型周期，開始循環(huán)。 2.5 DVD鏡片塑件參數(shù) 該塑件經(jīng)測量所得，其基本幾何值為： 密度：p=1.24g/cm3； 體積：V=21cm3； 質量：M=18.9g； 長度：L=59.3mm； 第3章 注射機的選擇和校核 3.1注射機規(guī)格的選擇 注射機為塑料注射成型所用的主要設備，按其外形可以分為立式、臥式、直角式三種注射機。按塑料在料筒中的塑化方式分可以分為，柱塞式和螺桿式兩種注射機。 在此我們通過假設的模腔數(shù)目初步確定注射機的規(guī)格。初步設計模腔個數(shù)為兩個，ABS+PC材料的密度p為p=1.24 g/cm3。通過測量所得出塑件的體積（V）和質量（M）以及水平投影面積（S）分別為V=21cm3、M=18.9g。根據(jù)注射機的最大注射量初步選擇型號為HTF86/TJ的注射機，其工藝參數(shù)如下： 螺桿直徑/mm：φ38 注射容量cm3：60 注射壓力/105Pa：122 鎖模力/10KN：500 最大成型面積/cm2：130 模板最大行程/mm：180 定位孔直徑/mm： 55mm 模具厚度/mm：（最大）：200（最?。?0 噴嘴：（球半徑/mm）：12（孔直徑/mm）：φ4 3.2注射機的校核 3.2.1注射機注射容量的校核 模具設計時，必須是得在一個注射成型周期內(nèi)所需注射的塑件料溶體的容量或質量在注射機額定注射量的80%以內(nèi)，且在一個注射成型周期內(nèi)，需注射入模具內(nèi)的塑料溶體的容量和質量，應為制件和澆注系統(tǒng)兩部分容量和質量之和，即V=nVn+Vj或M=nMn+Mj 式中：V（M）——一個成型周期內(nèi)所需要注射的塑料容積和質量，cm3或g； n—— 型腔數(shù)目； Vn（Mn）——單個塑件的容量或質量，cm3或g； Vj（Mj）——澆注系統(tǒng)凝料的容量和質量，cm3或g； 故應使0.8Vn+Vj≤0.8Vg或M=0.8Mn+Mj≤0.8Mg式中：Vg（Mg）——注射機額定注射量，cm3或g；將數(shù)據(jù)代入以上不等式（取其中之一的質量不等式來對注射量進行校核）得：M=nMn+Mj=2×18.9+5.5=43.3g≤0.8Mg=0.8×60=48g滿足要求上式中的： Mj=M主流道+M橫澆道+M分流道+M澆口+M拉料鉤≈5.5g 由于為制件所選的材料為ABS+PC，該材料非熱敏性材料，所以只需對其進行最大注射量即可，不必對其進行最小注射量的校核。 3.2.2注射機注射壓力的校核 注射壓力的校核是校驗注射機的最大注射壓力能否滿足制品的成型要求。只有在注射機額定的注射壓力內(nèi)才能調(diào)整出某一制件所需要的注射壓力，因此注射機的最大注射壓力要大于該制件所要求的注射壓力。制件成型時所需要的注射壓力，與塑料品種、注射機類型、噴嘴形狀、制件形狀的復雜程度和澆注系統(tǒng)等因素有關系。可以根據(jù)塑料的成型工藝參數(shù)數(shù)據(jù)來確定制品成型時所需要的注射壓力。根據(jù)塑料成型工藝參數(shù)表查得ABS+PC材料的成型注射壓力在（70~120Mpa）之間，而我們所選擇的注射機的額定注射壓力為119Mpa，在其設定的注射壓力之間，滿足工藝要求。 3.2.3注射機鎖模力的校核 當高壓的塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生一個沿注射機軸向的很大的推力，該推力的大小必須小于注射機的鎖模力，否則在注射成型時會因鎖模不緊而發(fā)生溢邊跑料現(xiàn)象。型腔內(nèi)塑料熔體的壓力（MPa）值可根據(jù)以下經(jīng)驗公式算得：P=KPo 式中：P —— 型腔內(nèi)塑料熔體的壓力 （MPa） Po —— 注射壓力（MPa） K —— 壓力損耗系數(shù) 0.2~0.4 將數(shù)據(jù)代入上式得：P=KPo=(0.2~0.4)×119MPa=23.8MPa~47.6MPa 在該次設計中，并基于ABS+PC這種塑料上我們?nèi)⌒颓恢腥垠w的平均壓力為：P=30MPa再由公式T=PS計算推力大小。 式中：T —— 塑料熔體在注射機軸向上的推力（MPa） P —— 型腔內(nèi)塑料熔體的壓力，在此我們?nèi)=30MPa S —— 制件與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（cm2） 將數(shù)據(jù)代入該公式得：T=PS=30MPa×73.4cm2≈220.2KN≤860KN滿足要求經(jīng)校核合格。 3.2.4注射機模具厚度校核注射機模具厚度校核 注射機規(guī)定的模具的最大與最小厚度是指模板閉合后達到規(guī)定鎖模力時動模板到定模板的最大與最小距離。所以，所設計的模具的厚度必須要在注射機規(guī)定的模具最大與最小厚度范圍內(nèi)，否則將不可能獲得規(guī)定的鎖模力，當模具厚度小時，可以加墊板。根據(jù)要求模具的厚度必須滿足Hmin

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