机油盖注塑模具设计第1 章 注塑模具简介1.0 概述 随着塑料工业的飞速发展和通用塑料与工程塑料在强度和精度方面的不断提高,塑料制品的应用范围也在不断扩大, 如: 家用电器, 仪器仪表, 建筑器材, 汽车工业, 日用五金等众多领域, 塑料制品所占的比例正迅速增加, 由于在工业产品中, 一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属结构件, 加上利用工程塑料特有的性质, 可以一次成型非常复杂的形状,并且还能设计成卡装结结构,成倍的减少整个产品中各种紧固件, 大胆的降低了金属材料消耗量和加工及装配件工时, 因此, 近年来工业产品塑料化的趋势不断上升.注塑成型使塑料加工中最普遍采用的方法。该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，制得的塑料制品数量之大是其他成型方法望尘莫及的。由于注塑成型加工不仅实现生产自动化、高速化，因此具有极高的经济效益。作为注塑成型加工的主要工具之一注塑模具，在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效益等方面水平高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。与其他机械行业相比，模具制造业只要有以下三个特点：第一，模具不能像其它机械那样可以作为基本定型的商品随时都可以在机电市场上买到。这是因为每副模具都是针对特定塑料制品的规格而生产的，由于塑料制品的形状、尺寸各异，差距甚大，其模具结构也是大相径庭，所以模具制造不可能成批量生产，换句话说，模具是单件生产的，其寿命越长，重复加工的性越小，因此，模具的制造成本较高。第二，因为注塑模具是为产品中的塑料制品而订制的，作为产品，除质量、价格等因素外，很重要的一点就是需要尽快地投放市场，所以对于塑料制品而特殊订制的模具来说，其制造周期一定要短。第三，模具制造是一项技术性很强的工作，其加工过程集中了机械制造中先进技术部分精华与钳工技术的手工技巧，因此要求模具工人具有较高的文化技术水平，特别是对于企业来说要求培养“全能工人”，使其适应多工种的要求，这种技术工人对模具单件生产方式组织均衡生产是非常重要的。综上所述，模具制造业存在成本高，要求制造周期短，技术性强等特点，目前，随着科学技术的不断发展和计算机的应用，这些问题得到了很大的改善，由于有了计算机辅助设计和计算机辅助加工，从根本上改变了模具生产的面貌，可靠地保证了模具所需要的精度与质量、预硬、易切削以及高光亮等，新型模具材料的应用，大大地方便了加工及热处理。另外，模具标准件和以标准件为基体的特殊定制零件的普及，明显地缩短了模具制造周期。在模具设计方面，正逐渐把理论设计提高到日益重要的位置，即采用了理论与经验相结合的方法，改变了以往的经验类比实验的方法。使我国的塑料模具设计水平进入了新阶段。1.1 塑料成型模具在加工工业中的地位 模具是利用其特定的形状成型具有一定形状和尺寸的制品的工具. 成型塑料制品的模具叫做塑料模具体. 对模具的全面要求是: 能生产出在尺寸精度,外观,物理性能等方面均能满足使用要求的优质制品. 从模具使用角度, 要求高效率,自动化,操作简便; 从模具制造角度,要求结构合理,制造容易,成本低廉. 塑料模具影响着塑料制品的质量.首先,模具型腔的形状, 尺寸, 表面光洁度, 分型面, 进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸和形状精度以及制件的物理性能, 机械性能, 电性能, 内应力大小, 各向同性, 外观质量, 表面光洁度, 气泡, 凹痕, 烧焦, 银纹等都有十分重要的影响. 其次, 在塑料加工过程中, 模具结构对操作难易程度影响很大. 在大批量生产塑料制品时, 应尽量减少开模. 合模和取制件过程中的手工劳动,为此常采用自动开合模和自动顶出机构. 在全自动生产时还要保证制品能自动从模具上脱落. 另外,模具对塑料制品的成本也有相当的影响. 除简易模具外, 一般来说制模费用是十分昂贵的, 一副优良的注射模具可生产制品百万件以上, 压制模约能商场二十五万件. 当批量不大的时候, 模具费用在制件成本中所站的比例将会很大, 这时候应尽可能地采用结构合理而简单的模具,以降低成本. 现代塑料制品生产中合理的加工工艺, 高效的设备, 先进的模具是必不可少的三项重要因素, 尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求, 塑料制件使用要求和造型设计起着重要作用. 高效的全自动的设备也只有装上能自动化生产的模具才能发挥其效能, 产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提. 由于工业塑件和日用塑件制品的品种和产量需求量很大, 对塑料模具生产不断向前发展起着积极的推动作用. 1.2 塑料成型模具的发展趋势 随着塑料成型加工机械和成型模具的迅速发展, 高效率, 自动化, 大型, 微型, 精密, 高寿命的模具在整个模具产量中所占的比例越来越大. 从模具设计和制造技术角度来看, 模具的发展趋势可归纳为以下几方面:1.2.1 加深理论研究, 在模具设计中,对工艺原理的研究越来越深入, 模具设计已经由经验设计阶段逐渐向理论计算设计方面发展.1.2.2 高效率, 自动化成,大量采用各种高效率, 自动化的模具结构, 如高效冷却以缩短成型周期; 各种能可靠地自动脱出产品和流倒凝料的脱模机构; 热流道浇注系统注射出模具等. 高速自动化的塑料成型机械配合以先进的模具, 对提高生产效率, 降低成本起了很大的作用.1.2.3 大型, 超小型及高精度 由于塑料应用的扩大, 塑料制件已应用到建筑, 机械, 电子, 仪器, 仪表等各个工业领域, 于是出现了各种大型, 精密和高寿命的成型模具, 为了满足这些要求, 研制了高强度, 高硬度, 高耐磨性能且易加工, 热处理变小, 导热性能优异的制模材料.1.2.4 革命模具制造工艺 为了更新产品花色品种和适应小批量产品的生产要求,除大力发展高强度, 高耐磨性的材料外, 同时又重视简易制模工艺研究.1.2.5 标准化成 开展模具标准化工作, 使模板, 导柱等通用零件标准化,商品化, 以适应大规模地成批生产塑料成型模具1.2.6 开发计算机辅助设计和辅助制造商(CAD/CAM) 随着计算机技术的发展,计算机已广泛应用于模具工业, 在注射成型系统中, 针对没一个环节都可将计算机作为辅助工具而加入. 构成给环节的CAD或CAM或CAE, 下面分别介绍:1.2.6.1 塑件设计 塑件的设计包括塑件结构, 尺寸,精度, 表面, 性能等方 面的设计. 塑件设计方面的计算机辅助技术有: 塑件CAD; 塑料, 辅料, 辅件选择的专家系统.1.2.6.2 注射机的选用 常见注射机使用方面的计算机辅助技术有: 注射机选择专家系统; 注射机故障诊断系统.1.2.6.3 注射模使用状况的好坏直接影响到注射质量, 在对于高技术注射模来说, 都要对注射模在使用过程进行监控或对注射模的服役模拟仿真,由此知注射模的工作情况.1.2.6.4 注射工艺 注射工艺方面的计算机辅助技术有: 注射工艺制定的专家系统. 塑件质量故障诊断. 1.2.6.5 注射模设计 注射模设计主要完成注射模的结构尺寸, 精度, 表面现象性能等方面的设计, 并选择模具的材料等. 计算机在注射模设计方面的工作有: 注射模CAD: 注射模材料,辅料, 辅件选择专家系统; 工装选择专家系统; 注射模CAPP; 注射模加工模拟; 注射模CAQ. 为了迎合模具的发展趋势, 在本次设计过程主要应用PTC公司pro/engineer 和国产CAXA软件进行对塑料零件的设计和对注射模具的凹. 凸进行仿真加工, 并经过后置处理转化为NC加工程序.1.3 塑料成型模具的分类不同的塑料成型方法使用着原理和结构特点各不相同的塑料成型模具。按照成型加工方法的不同，可将塑料成型模具分为以下几类。1、 压制成型模具压制成型模具简称压模。将塑料原料直接加在敞开模具型腔内，再将模具闭合，塑料在热和压力作用下成为流动状态并充满型腔，然后由于化学或物理变化使塑料硬化定型，这种成型方法叫压制成型，这种成型方法所用的模具叫压制成型模具。压制模具多用于成型热固性塑料，也有用于成型热塑性塑料的。另外，还有不加热的冷压成型压制模具，用于成型聚四氟乙烯坯件。2、 压铸成型模具 压铸成型模具又称传递成型模具。将塑料原料加入预热的加料室，然后向压柱施加压力，塑料在高温高压下熔融并通过模具的浇注系统，进入型腔，这种成型方法叫压铸成型，这种方法所用的模具叫压铸成型模具。3、 注射成型模具塑料先加在注射机的加热料筒内，塑料受热熔融在注射机的螺杆或活塞推动下，经喷嘴和模具的浇注系统进入模型，塑料在模具型腔内硬化定型，这就是注射成型的简单过程。注射成型所用的模具叫注射模具。注射模具主要用于热塑性塑料制品的成型，但近几年来也越来越多地用于热固性塑料成型。注射成型在塑料制件成型中占有很大比重，世界塑料成型模具产量中约半数以上使注射模具。4、 挤出成型模具挤出成型模具又称机头。使处于粘流状态的塑料在高温高压下通过具有特定断面形状的连续型材的成型方法叫挤出成型。用于塑料挤出成型的模具叫挤出成型模具。5、 中空制品吹塑成型模具真空或压缩空气成型模具为一单独的阴模或阳模。将预先制成的塑料片周边紧压在模具周边上，使加热软化，然后再在紧靠模具的一面抽真空，或在其后面充压缩空气，使塑料片紧贴到模具上 ，冷却定型即得制品，此种成型方法模具受力较小，要求不高，甚至可用非金属材料制作。除了上面说列举的几种塑料模具外，尚有泡沫塑料成型模具，玻璃纤维增强塑料成型模具等。 第一部分 机械部分 第2章 零件材料的选择及材料性能 2.1 塑料制品的设计依据 该塑料制品使机油盖，形状尺寸如图所示: 由于要和进油处有尺寸精度, 形位公差要求, 该塑件制品选用 PA(polyamie), 聚酰胺, 俗称尼龙. PA坚韧耐磨, 耐油, 耐水, 抗霉菌, 但吸水大, 在本塑件中选用其中的PA1010,此种材料半透明,吸水小,耐寒性较好, 适于制作一般的机械零件, 减摩耐磨零件,传动零件, 以及化工, 电器, 仪表等零件. PA1010的主要技术指标如下: 密度(g/cm3): 1.04 比容(cm3/g) : 0.96 吸水率(24h,%): 0.2 0.4 收缩率(%) :1.3 2.3(横向) 0.7 1.7(纵向) 熔点( C): 205 热变形温度(.C) : 148 抗拉屈服强度(Mpa) :62 弹性模量(Mpa): 1.8x103 弯曲强度(Mpa) : 88 冲击强度(kJ/m2) :无缺口- 不断 缺口-25.3 硬度(HB) :9.75 体积电阻率( .cm) : 1.5x103 击穿电压(kV/mm): 20分析计算2.1.1 塑件体积从PRO/E 中的零件体积计算, 算得机油盖的体积为26.3cm32.2塑件质量PA1010的密度为1