四分光器上盖注塑模设计.docx
《四分光器上盖注塑模设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《四分光器上盖注塑模设计.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
四分光器上盖注塑模设计
摘要
塑料成型模具是利用特定的形状，通过一定的方式来成型塑料制品的工艺装备或工具。
我国的塑料成型模具设计，制作技术比较晚，整体水平还比较低。
目前单型腔、简单型腔仍占主导地位。
本设计设计出了材料为ABS的四分光器上盖注射模。
要设计的塑件是一个壁厚为3mm的零件，因在塑件上侧有凸台、内部有凹槽、下侧有四个小孔，有侧向抽芯，采用斜滑块内侧抽芯，为了便于型芯的加工，采用整体式型芯。
本设计对型腔的数量和布局的确定、注射机的选择、流道和冷却系统的设计、模板及其标准件的选用、成型零部件的设计等给出了详细的过程。
该模具具有很多优点：
结构紧凑、工作可靠、操作方便、运转平稳、冷却效果好、使用寿命长、生产效率高。
关键词：
设计；整体式型芯；抽芯；推杆；注射模
Abstract
Theplasticmodelwasakindoftechnologicalequipmentorinstrumentwhichwasmadeintoparticularshapetoformplasticproductsbyspecificway.Becausethedesignandmakingofplasticdiedevelopedlatelyinourcountry,thelevelofdesigndieinourcountryisratherlowcomparedtothedevelopedcountry.Atpresentthesingleorsamplecavityoccupiesdominateposition.
ThedesignofmaterialsdesignedforABScoveraquarterofopticalinjectionmold.Mustdesignmodelsisawallthicknessisthe3mmcomponents,Becauseinmodelsaonsidetohavethelugboss,theinteriorhasthescoopchannel,thebreasthasfoureyelets,haslaterallypullsoutthecore,usestheslantingsliderodinsidetopulloutthecore,foreaseofthecoreprocessing,usestheintegraltypecore.Thedetaildeclarationfortheeveryprocesswasmainlyincludedthedeterminationofthelay-outandquantityofthecavity,thechosenoftheinjectivemachine,thedesignofthefeedinletandthecoolantsystem,theselectsofthefollowanditsstandardletter,thedesignofthesparepartfortakingshapeandsoon.Therearemanyadvantagesinthedies,suchascompact-structure,credibility-working,convenient-manipulation,steady-revolution,high-cooling-effectiveness,long-life,high-production-coefficient,andhigh-accuracy-standardandsoon.
Keywords:
Design;integraltypecore;Loosecore;Pushpole;Injectiondie
1绪论
模具是塑性成形加工方法的主要工艺装备,模具的设计与制造直接影响制件的质量以及生产效率。
20世纪发展起来并逐渐成熟的计算机辅助设计和辅助制造（CAD/CAM）技术为提高模具设计水平与制造质量和效率起到了重要作用,目前已得到广泛而深入的应用。
塑料模具是大批生产塑料制品的现代化专用成型工艺装备的总称。
塑料模具包括塑料模：
注射模、压缩模、传递模、挤出模、中空吹塑模、真空成型模等多种塑料成型模具。
在高速发展中，注射模又将其它成型模具的优点吸纳、融合和发展形成了更加完善，更加优越也更加先进的一种新型技术。
1.1模具工业在国民经济中的地位
模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。
用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。
模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。
模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它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。
振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。
早在1989年3月中国政府颁布的《关于当前产业政策要点的决定》中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。
模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。
模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中60％~90％的产品的零件，组件和部件的生产加工。
模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。
汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。
汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。
汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。
一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。
为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80％的模具需要更换。
中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。
单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。
一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。
其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。
目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。
中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。
研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。
1.2设计内容介绍
1、四分光器的原理
四分光器作用是把入射光分为四束光，在摄影、生物技术、军事等许多领域都有重要应用。
如图1—3所示为分光器在生物技术中的应用，分光器下面的是显微镜，分光器上面的是探测器。
如果就在摄影技术中，把探测器换成摄像机，可以拍摄到绚丽的画面。
图1—3分光器的应用
其工作原理示意图、外形图和剖面图如下（图1—1，图1—2，图1—4）。
分光器是一种无源器件，它们不需要外部能量，只要有入射光即可。
一束光通过光圈1到透镜2，聚光后通过可调光圈（遮光门），再由透镜4转为平行光，平行光射到四棱镜5折射后经反光镜6反射，再通过光栅7虑光和透镜8聚光，然后通过9进入探测器或摄像机等设备。
这样就可以在9处看到四个不同的像。
1光圈;2、4、8凸透镜;3可调光圈;5棱镜;6反光镜;7光栅;9探测器
图1—1分光器工作原理示意图
图1—2分光器外形图
图1—4分光器剖面图
分光器的剖面图如下图1—4所示：
2、设计任务
本人设计的塑料件为四分光器的上盖，根据四分光器的工作原理示意图、外形图和剖面图可设计出塑件的外壳模型图,塑件图如下图1—5，图1—6所示。
塑件图1—5
塑件图1—6
1.3技术经济分析
所谓经济性就是以最小的投资获得最大的经济利益。
在产品生产过程中，经济利益是生产者首先要考虑的因素。
如何在保证产品质量，完成产品数量的情
况下，获得最大的经济利益是生产者们生产的目标。
塑料件的制造成本包括成本费、材料费、加工费（包括工人工资，车间费等）和模具费等。
产品成本受很多因素的影响，如产品的产量，材料的价格，加工的效率等。
企业要提高经济效益就要考虑很多降低成本的因素，但是在此之上的前提是一定要保证产品的质量，确保消费者的利益。
降低成本的措施包括增产和节约两个方面。
增产可以降低成本的费用，而节约更能产生直接的效果，它们都是降低成本的最重要的途径。
在此套模具中，经济问题主要出现在生产效率，模具加工费用和材料费用等等。
而实际上，平衡经济技术问题是很困难的。
例如模具的加工费用，现在越来越成为模具成本最重要的一部分。
往往，模具的材料和设计费用都比不过模具的加工费用。
本套模具考虑使用标准模架，因为标准模架本身省去了加工费用。
专业模架工厂生产的模架要比自己加工经济实惠而且精度高。
控制成型零件的加工费用便成了关键。
2塑件材料及尺寸对模具的影响
2.1塑料材料性能分析
2.1.1ABS工艺性能分析
1、使用性能：
①综合性能良好，冲击韧度、力学强度较高，且要低温下也不迅速下降。
②耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化学性和电气性能良好。
③水、无机盐、碱、酸对ABS几乎无影响。
④尺寸稳定，易于成型和机械加工，与372有机玻璃的熔接性良好，经过调色可配成任何颜色，且可作双色成型塑件，且表面可镀铬。
2、成型性能：
①无定型塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成型特性也各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件。
②吸湿性强，含水量应小于0.3％，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。
③流动性中等，溢边料0.04mm左右（流动性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。
④比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高）。
料温对物性影响较大、料温过高易分解（分解温度为250°C左右比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高的塑件，模温宜取50——60°C，要求光泽及耐热型料宜取60——80°C。
注射压力应比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注塑机时料温为180——230°C，注射压力为100——140MPa，螺杆式注塑机则取160——220°C，70——100MPa为宜。
⑤易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对斜流的阻力，模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。
摧出力过大或机械加工时塑件表面呈“白色”痕迹（但在热水中加热可消失）。
⑥ABS在升温时粘度增高，塑料上的脱模斜度宜稍大，宜取1°以上。
⑦在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。
3、ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施：
主要缺陷：
缺料、气孔、飞边、出现熔接痕、塑件耐热性不高（连续工作温度为70°C左右热变形温度约为93°C）、耐气候性差（在紫外线作用下易变硬变脆）。
消除措施：
加大主流道、分流道、浇口、加大喷嘴、增大注射压力、提高模具预热温度。
2.1.2ABS主要技术指标：
表1-1热物理性能
密度（g/cm³）
1.02—1．05
比热容（J·kg-1K-1）
1255—1674
导热系数
（W·m-1·K-1×10-2）
13.8—31.2
线膨胀系数
（10-5K-1）
5.8—8.6
滞流温度（°C）
130
表1-2力学性能
屈服强度（MPa）
50
抗拉强度（MPa）
38
断裂伸长率（﹪）
35
拉伸弹性模量（GPa）
1.8
抗弯强度（MPa）
80
弯曲弹性模量（GPa）
1.4
抗压强度（MPa）
53
抗剪强度（MPa）
24
冲击韧度
（简支梁式）
无缺口
261
布氏硬度
9.7R121
缺口
11
表1-3电气性能
表面电阻率（Ω）
1.2×1013
体积电阻率（Ω·m）
6.9×1014
击穿电压（KV/mm）
\
介电常数（106Hz）
3.04
介电损耗角正切（106Hz）
0.007
耐电弧性（s）
50—85
2.1.3、ABS的注射成型工艺
1、注射成型工艺过程
（1）预烘干--→装入料斗--→预塑化--→注射装置准备注射--→注射--→保压--→冷却--→脱模--→塑件送下工序
（2）清理模具、涂脱模剂--→合模--→注射
2、ABS的注射成型工艺参数
（1）注射机：
螺杆式
（2）螺杆转速（r/min）：
30——60（选30）
（3）预热和干燥：
温度（°C）80——85时间（h）2——3
（4）密度（g/cm³）:
1.02——1.05（5）材料收缩率（℅）：
0.3——0.8
（6）料筒温度（°C）：
后段150—157中段165—180前段180—200
（7）喷嘴温度（°C）：
170——180（8）模具温度（°C）：
50——80
（9）注射压力（MPa）：
70——100
（10）成形时间（S）：
注射时间20——90高压时间0——5
冷却时间20——120总周期50——220
（11）适应注射机类型：
螺杆、柱塞均可
（12）后处理：
方法红外线灯、烘箱温度（°C）70时间（h）2——4
2.2塑件的工艺分析、确定方案
2.2.1塑件的尺寸
塑件的尺寸取决于塑料的流动性。
在一定的设备和工艺条件下，流动性好的塑料可以成型较大尺寸的塑件；反之，成型出的塑件尺寸较小。
塑件外形尺寸还受成型设备的限制。
从能源、模具制造成本和成型工艺条件出发，只要能满足塑件的使用要求，应将塑件设计得尽量紧凑、尺寸小巧一些。
2.2.2塑件的尺寸精度
影响塑件尺寸精度的因素很多，一般认为，其中的模具制造误差、塑料的收缩率的波动引起的误差以及由模具的磨损、变形、热膨胀造成的误差各占塑件尺寸误差的1/3。
实际上，对于小尺寸的塑件，模具制造误差对塑件尺寸的影响大一些；而对于大尺寸的塑件，收速率波动引起的误差则是影响塑件尺寸精度的主要因素。
6.2推出机构的设计及校核
塑件顶出是注射成型过程中的一个重要环节，顶出质量的好坏将最后决定制品的质量，因此，塑件的顶出是不可忽视的。
设计顶出系统的设计遵循以下原则：
1.为使制品不致因顶出产生变形，推力点尽量靠近型芯或难于脱模的部位，推力点的布置尽量均匀。
2.为避免顶出痕迹影响外观，顶出装置应设在制品的隐蔽面或非装饰表面。
3.推杆装配后不应有轴向窜动，其断面应高出型腔或镶件平面0.05～0.1mm。
4.推杆与模体的配合间隙不大于所用塑料的溢边值0.03mm。
模具设计中最简单、最常用的一种形式是推杆脱模机构，此机构具有制造简单、更换方便、推出效果好等特点。
推杆直接与塑件接触，开模后将塑件推出。
1）推杆的截面形状；可分为圆形，方形或椭圆形等其它形状，根据塑件的推出部位而定，最常用的截面形状为圆形；推杆又分为普通推杆和成型推杆两种，前者只是起到将塑件推出的作用，后者不仅如此还能参与局部成型，所以，推杆的使用是非常灵活的。
2）推杆的固定形式：
推杆的固定形式有多种，但最常用的是推杆在固定板中的形式，此外还有螺钉紧固等形式。
3）推出机构的导向：
当推杆较细或推杆数量较多时，为了防止因塑件反阻力不均匀而导致推杆固定板扭曲或倾斜折断推杆或发生运动卡滞现象，需要在推出机构中设置导向零件，一般称为推板导柱。
本设计使用简单的推杆推出机构，将截面形状为圆形的推杆固定在固定板中，同时在推出机构中设置导向零件。
因为该塑件的分型面简单，结构也不复杂，采用简单的脱模机构可以简化模具结构，给制造和维护带来方便。
6.3温度系统的控制
6.3.1温度调节系统设计
在注射成型中，模具温度直接影响到塑件的质量和生产效率。
由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，对模具的要求也不同。
一般注射到模具内的塑料熔体的温度为200℃左右，熔体固化成为塑件后，从60℃左右的模具中脱模，温度的降低是依靠在模具内通入冷却水，将热量带走。
对于要求较低模温（一般低于80℃）的塑料，仅需设置冷却系统即可，因为通过调节水的流量就可以调节模具的温度。
模具的温度直接影响到塑件的质量和生产效率，由于塑料的性能和成型工艺要求不同，对模具的要求也不同，因此需要设置设置冷却系统来调节模具的温度。
6.3.2温度调节对塑件质量的影响
1）采用较低的模温可以减小塑料制件的成型收缩率；
2）模温均匀，冷却时间短，注射速度快可以减少塑件的变形
3）对塑件表面粗糙度影响最大的除型腔表面加工质量外就是模具温度，提高模温能大大改善塑件的表面状态；
温度对塑件质量的影响有相互矛盾的地方，设计时要根据材料特性和使用要求偏重于主要要求。
6.3.3对温度调节系统的要求
1）根据塑料的品种确定是对模具采用加热方式还是冷却方式；
2）希望模温均一，塑件各部同时冷却，以提高生产率和提高塑件质量；
3）采用低的模温，快速，大流量通水冷却效果一般比较好；
4）温度调节系统应尽可能做到结构简单，加工容易，成本低廉；
从成型温度和使用要求看，需要对该模具进行冷却，以提高生产率。
6.4冷却系统设计：
①设计原则
1）尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡；
2）冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越好；
3）尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，与制件的壁厚距离相等，经验表明，冷却水管中心距B大约为2.5~3.5D，冷却水管壁距模具边界和制件壁的距离为0.8~1.5B。
最小不要小于10。
4）浇口处加强冷却，冷却水从浇口处进入最佳；
5）应降低进水和出水的温差，进出水温差一般不超过5℃
6）冷却水的开设方向以不影响操作为好，对于矩形模具，通常沿宽度方向开设水孔。
7）合理确定冷却水道的形式，确定冷却水管接头位置，避免与模具的其他机构发生干涉。
②冷却时间的确定
在对冷却系统做计算之前，需要对某些数据取值，以便对以后的计算作出估算；根据前面的资料，取闭模时间3S，开模时间3S，顶出时间2S，冷却时间20.5S，保压时间10S，总周期为40S。
其中，保压时间的确定有经验公式可遵循：
T
=0.3（S+2S
）=0.3×（3+2×3
）=6.3（S）
S塑件平均壁厚，S取3mm
若根据前面的资料，ABS的保压时间在15~40S之间，计算的结果显然是不符合的，但根据实际生产资料表明，生产一个长为135的笔套，其保压和冷却的时间和也只是15S，所以，参考实际的生产资料，以经验公式的计算值为依据会更好，这是取保压时间为10S的原因。
6.5复位机构的选择
复位机构的作用是借助于模具的闭合动作，使脱模机构回复到原始位置。
目前常用的复位形式有如下三种。
1.利用复位杆复位，复位杆的断面与分型面平齐。
2.利用推杆复位，在制品几何形状和模具结构允许的情况下，可将推杆间作复位杆使用，此时凹模周边需淬硬。
3.利用弹簧复位。
采用推杆、推管的推出机构，推出元件的复位通常有复位杆来完成。
在PRO/E中除了型腔制造部分不是标准的以外全是标准的，在定义标准模架的时候一般复位杆的位置和尺寸都定好了。
但是根据需要可以修改。
本设计采用的复位杆采用标准模架子带复位杆，不再赘述。
参考文献
[1]图学基础教程．谭建荣，张树有等编著．高等教育出版社，1999．
[2]现代模具制造技术[M]．邓明等编著．化学工业出版社，2005．
[3]塑料制品成型及模具设计[M]．叶久新，王群主编．湖南科学技术出版社，2005．
[4]模具钢手册[M]．陈再枝，蓝德年编著．冶金工业出版社，2002．
[5]注塑模具典型机构图例．杨占尧等编著．化学工业出版社2005
[6]模具设计基础及模具CAD[M]．李建军，李德群主编．机械工业出版社，2005．
[7]塑料配方设计——第二版[M]．王文广，田雁主编．化学工业出版社，2004．
[8]塑料模具技术手册[M]．机械工业出版社，2001．
[9]塑料模具设计指导[M]．伍先明等编著．国防工业出版社，2006．
[10]模具技术问答．秦晓刚编著．机械工业出版社彭建声．2003
致谢
经过二个月的毕业设计忙碌之后，设计最终完成，心理有一种说不出的轻松，设计过程中遇到许多的问题，在众多师友的帮助下得予以解决。
首先要感谢~~~老师对我的指导和督促，老师给我指出了正确的设计方向，使我加深了对知识的理解,同时也避免了在设计过程中少走弯路，老师的督促使我一直把毕业设计放在心理，保证按质按量的完成；感谢宿舍里的同学，是大家营造了良好的学习环境，在做设计的过程中互帮互助，使我的CAD和PRO/E操作水平比以前有了很大提高，同时较全面的掌握了Word的编辑功能；还要感谢那些把借阅证让我借书的同学，使得我查阅资料非常方便；还要感谢涂敏同学在我最需要电脑的时候给我提供电脑，刘礼在我迷茫的时候指点迷津，使我能够按时完成毕业设计。
在设计过程中，自然会遇到各种各样的困难，在困难面前傲然前进，在磨难中学会坚强，正是设计的乐趣。
通过这次设计，使我深入地学习了关于塑料模具设计方面的知识及理解了一些需要注意的问题，以前不注意的一些标准问题在这次设计中得到了加强，对尺寸的完整性的认识也上升到了新的高度。
通过这次设计，使我受益匪浅。
最后衷心的感谢我的导师——刘木华院长在这段时间对我的教导和关心！
大学生活至此划上了圆满的句号，在江西农业大学这块土地上有众多莘莘学子辛勤的耕耘，在这块土地上我健康快乐的成长，我永远不会忘记可亲的同学，我永远记得这片土地。
升级会员 