材料成型及控制工程收音机后盖注塑模

材料成型及控制工程收音机后盖注塑模内容摘要：

如： P20， 3Gr2Mo、 PMS、 SMⅠ、 SMⅡ等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大影响，但总体使用量仍较少。 塑料模具标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。 但目前我国模具标准化程度的商品化程度一般在 30%以下，和国外先进工业国家已达到 70%～ 80%相比，仍有差距。 （ 2） 我国塑料模具工业和今后的主要发展方向将包括： ① 提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。 这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。 ② 在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE技术。 CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具 CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可 以接受的程度，为其进一步普及创造良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型 CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题； 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。 采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。 制订 热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。 气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。 目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。 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，而且常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。 另一方面为了确保塑料件精度，继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常重要。 （ 4） 开发新的成型工艺和快速经济模具。 以适应多品种、少批量的生产方式。 （ 5） 提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。 我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。 为此，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的规格品种。 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 4 页共 46 页 （ 6） 应用优质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。 塑料注射成型及其工艺的概述 注射成型又称注射模塑或者注塑。 它是热塑性塑料制品成型的一种重要方法。 也已成功地用于成型某些热固性塑料制品。 起加工的制品在塑料制品总量中约占 20%30%。 制品的用途已扩大到各个领域。 注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。 注射成型工作 原理 注射成型过程是指将颗粒或粉状塑料从注塑机的料斗送进加热的料筒中，经过加热熔融塑化成为粘流态熔体后，由注射机柱塞或螺杆以一定的压力与速度推动，以很大的流速通过喷嘴和模具的浇道注入温度较低的闭合的模具型腔各处，经一定时间的保压冷却、硬化定型得到所需形状的塑料制品。 然后开模，由顶出杆顶出制品，完成一个注射成型周期。 注射成型的必要条件 注射成型必须满足以下三个必要条件 [3]： （ 1） 塑料必须以熔融的状态被注入到模具的型腔中； （ 2） 注入的塑料熔体必须具有足够的压力和流动速度以完成充满模具模腔； （ 3） 需要有符合制品形状和尺寸并满足成型工艺要求的模具。 注射成型工艺过程 注射成型工艺过程包括注射前的准备、注射过程和制品的后处理三个主要阶段，各个阶段又可分为多个小阶段，如图 11 所示 [3]。 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 5 页共 46 页 成型前的准备粉、粒状塑料（检验、干燥） 注 射机（料筒清洗） 熔 融塑料 （ 塑化）注射保压预热嵌件 注射模 合（闭）模冷却定型开（脱）模清模推出 推出去除浇注系统凝料、去毛刺退火、调湿等处理注射过程 制件的后处理 图 11 注射成型工艺过程 首先是注射前的准备阶段，为了使注射成型顺利进行，保证塑件质量，一般在注射之前要进行原料预处理、清洗料筒、预热嵌件和选择脱模剂等准备工作。 原料的预处理包括原料的检验、着色和预热干燥等过程。 生产中如果需要改变塑料品种 、更换物料、调换颜色，或者发现成型过程中出现勒热分解或降解反应，均应对注射机的料筒进行清洗。 注射成型前对嵌件进行预热可以避免嵌件周围塑料层强度下降而出现裂纹缺陷，不过对于小嵌件在模内易被塑料熔体加热，所以可不预热。 选择脱模剂是为了便于脱模，常用的脱模剂有硬脂酸锌、液态石蜡和硅油。 其次是注射过程阶段，完整的注射过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模等几个步骤。 所谓塑化是指塑料在料筒中经加热达到粘流状态并具有良好可塑性的全过程。 塑化之后熔体内的组分、密度、粘度和温度分布都比较均匀，这样才能保证塑料熔体在 下一注射充型过程中具有良好的流动性。 注射充型过程是指是指柱塞或螺杆从料筒内的计量位置开始，通过注射液压缸和活塞施加高压，将塑化好的塑料熔体经过喷嘴和浇注系统快速进入封闭型腔的过程。 如图 12 所示是注射成型周期内用压力传感器测得的压力随时间变化的曲线图。 曲线 1 是料筒计量室中注射压力随时间变化的曲线；曲线 2 是喷嘴末端的压力曲线；曲线 3是型腔始端（浇口处）的压力曲线；曲线 4 是型 图 12 注射成型压力随时间变化的曲线 腔末端的压力曲线。 图中 CD 时间段是保压阶段，在这一阶段中熔体仍处于螺杆所提供的注射压力 之下，熔体会继续流入型腔内以弥补熔体因冷却收缩而产生的空隙。 EF时间段是冷却定型阶段，在模具冷却系统的作用下制品逐渐冷却到具有一定的刚度和强度时脱模，脱模时制品内存在着残余压力，若残余压力过大，会造成制品开裂、损伤和卡模等弊病。 O t A t B t C t D t E t Ft AFF 1EE 1t ADP 1P 2P CP C1C 1CBP Bt AP B1B 1P DP E3412时间 t压力 P图 1 2 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 6 页共 46 页 最后是制件的后处理阶段，塑件成型过程中，由于塑化不均匀，或由于塑料在型腔中的结晶、定向以及冷却不均匀而造成塑件各部分收缩不一致，或因其他原因使塑件不可避免地存在一些内应力而导致在使用过程中变形或开裂，因此应该设法消除掉。 消除内应力的方法有退火处理和调湿处理。 注塑模的概述 注塑模的结构组成 注塑模是指注塑成型所有的模具。 注塑模的结构是由注塑机的形式、制品的复杂程度及模具内的型腔数目所决定的，所以注塑模的结构形式多种多样，但大体上都是由定模和动模两大部分组成的，定模安装在注塑机的固定模板上，动模安装在注塑机移动模板上。 本文主要介绍的是典型的单分型面注塑模结构，如图 13 所示 [6]。 图 13 典型单分型面注塑模结构 a) 合模 b) 开模 1定位圈； 2浇口套； 3凹模； 4型芯； 5推杆； 6拉料杆； 7推杆固定板； 8推板； 9动模座板； 10复位杆； 11动模垫板； 12动模板； 13导柱； 14导套； 15冷却通道； 16定模板； 17定模座板 根据模具中各零件所起的作用，又可细分为以下基本的组成部分： （ 1） 定模机构。 定模机构是安装在注射机的固定模板上的部分型腔。 由定位圈 浇口套 定模座板 1定模板 16 和凹模 3 组成一体，在注射机上固定不动。 浇口套入口与注射机的喷嘴相联，引入熔融塑料。 （ 2） 动模机构。 动模机构是安装在注射机的动模板上的部分型腔。 由型芯 动模板 1导柱 1动模座板 9 和动模垫板 11 等组成一体，在注射机的锁模装置的驱动下往 复运动。 （ 3） 浇注系统。 浇注系统是将熔融塑料引向闭合模腔的通道。 通常由主流道、冷料穴、分流道和浇口等组成。 （ 4） 导向装置。 导向装置是用以保证动模和定模闭合时位置准确。 它由导柱 13 和导套 14 组成。 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 7 页共 46 页 （ 5） 顶出机构。 顶出机构是实现制品脱模的装置。 常见有顶杆式、顶管式和推板式等。 （ 6） 抽芯机构。 当制品上带有侧孔或侧凹结构时，在顶出机构工作前，先要将作侧向运动的型芯从制品中抽出，该侧向运动是由抽芯机构实现的。 该机构只在部分注塑模中才有设置。 （ 7） 冷却和加热装置。 加热是为满足注射成型工艺对模具温度的要求，冷却 为使熔料能在模具内冷却定型。 一般凹模、型芯中通冷却水、热水、热蒸汽等。 （ 8） 排气系统。 排气系统是为了把型腔内原有的空气以及塑料受热过程中产生的气体排出，而在模具分型面（凹模、型芯相配合的接触面又称合模面）处开设排气槽。 注塑模的分类 注塑模的分类方法很多，按所用注塑机的类型可分为卧式（或立式）注塑机用注塑模和直角式注塑机用注塑模；按模具型腔数目可分为单型腔和多型腔注塑模；按模具总体结构特征分类，通常分为单分型面、双分型面、带活动镶件、带侧向抽芯、自动脱螺纹、推出机构在定模一侧以及热流道凝料等注 塑模，本课题采用的是带内侧向抽芯的注塑模。 注塑模 CAE 技术的发展和在注塑模设计中的应用 注塑模 CAE技术的发展 80 年代注塑模 CAE 技术开始从理论研究进入实用化阶段，开展了三维流动与冷却分析并把研究扩展到保压、纤维分子取向以及翘曲预测等领域。 进入 90 年代后开展了流动、保压、冷却和应力分析等注塑工艺全过程的集成化研究。 CAE 技术的出现，为注塑模设计提供了可靠的保证。 传统的注塑模具设计主要依靠设计人员的经验，而注塑成型过程非常复杂，塑料熔体的流动性能千差万别，制品和模具的结构千变万化，工艺 条件各不相同，成型缺陷各式各样，模具设计往往需要反复的试模、修模才能投入生产，很少有一次成功的，发现问题后，不仅要重新调整工艺参数，甚至要修改塑料制品和模具， 不但费时费力，而且降低了产品的开发速度。 利用注射模 CAE 技术可在模具制造之前 , 在计算机上对模具设计方案进行分析和模拟来代替实际的试模 , 预测设计中潜在的缺陷 , 突破了传统的在注塑机上反复试模、修模的束缚，为设计人员修改设计提供科学的依据。 随着人们对塑料制品的需求范围不断扩大，各种大型的高精度、形状复杂塑料制品在生产过程中也出现了反复试模、修模各种问题 ，这就需要我们不断的发展 CAE技术，用 CAE 技术来解决在分模过程出现的问题，提高生产效率，减少废品率。 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 8 页共 46 页 注塑模 CAE 技术是根据塑料加工流变学和传热学的基本理论，建立熔体在模具型腔中的流动、传热的物理、数学模型，利用数值计算理论构造其求解方法，利用计算机可视化技术形象、直观地模拟出实际成型中熔体的动态填充、冷却过程的一门分析技术。 利用注塑模 CAE 技术可以在模具制造前，模拟注塑过程（包括充填、保压及冷却）并及早发现问题，优化模具设计和工艺条件设定，减少试模次数以提高生产效率，现已成为注塑加工技术的一个重要发展方 向。 注塑模 CAE技术在注塑模设计中的应用 注塑模 CAE 技术借助于有限元法、有限差分法和边界元等数值计算方法，分析型腔中塑料的流动、 保压和冷却过程，计算制品和模具的应力分布，预测制品的翘曲变形，由此 分析工艺条件、材料参数及模具结构对制品质量的影响，达到优化制品 、 模具结构、优选成型工艺参数的目的，如通过对浇注系统的平衡、 浇口的数量和位置、浇口的大小、熔接痕位置的预测，根据型腔各部分 温度变化差异，测定注塑时的注塑压力以及塑料在充填型腔时的压力损失、熔料的温度变化、注塑变化、剪切应力、剪切速率等系列参 数。 注塑模的 CAE 分析在注塑模设计中可应用于型腔设计、浇口设计、流道设计、制品变形预测和冷却系统设计，实现优化塑料制品设计、塑料模具设计和注塑工艺参数等功能。 Moldflow 软件在注塑模设计中的作用主要体现在以下三个方面，首先可以优化塑料制品，得到制品。