第一章 绪论1.1注塑成型模具简介注塑成型也称为注射成型，它是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一，可用来生产空间几何形状非常复杂的塑料制件。由于它具有应用面广、成型周期短、花色品种多、制件尺寸稳定、产品易更新换代、生产效率高、模具服役条件好、塑件尺寸精度高、生产操作容易实现机械化和自动化等诸方面的优点，因此，在整个塑料制件生产行业中，注塑成型占有非常重要的地位。目前，除了少数几种塑料品种外，几乎所有的塑料（即全部热塑性塑料和部分热固性塑料）都可以采用注塑成型。据统计，注塑制件约占所有塑料制件总产量的30%，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%。薄壁注塑成型（thin-wallenjectionm olding,TWIM）技术也称为薄壁塑件注塑成型技术。目前关于薄壁注塑成型还没有统一的定义。Mahishi和Maloney把其定义为流长厚度比LIT，即从熔体进人模具到熔体必须充填的型腔最远点的流动长度L和相应平均壁厚T之比在100或者150以上的注塑为薄壁注塑；而Whetten和Fasset定义为：所成型塑件的厚度小于1mm，同时塑件的投影面积在50以上的注塑成型；还有学者把所成型塑件的壁厚小于1mm（或1.5mm）或者是t/d（塑件厚度t，塑件直径d，针对圆盘型塑件）在0.05以下的注塑成型定义为薄壁注塑成型。由此可看出，要给出一个适合所有塑料原料和塑件形状的薄壁注塑成型定义还是比较困难的；同时随着技术的发展，薄壁注塑成型定义的临界值也将发生变化，它应该是一个相对的概念。常规注塑成型工艺已为人们所熟悉，但薄壁注塑成型则不然，因为随着壁厚的减薄，聚合物熔体在型腔中的冷却速度加剧，在很短时间就会固化这使得成型的过程变的复杂，成型难度加大，常规的注塑成型工艺条件已不能满足需要。常规注塑成型的一个不足就是填充过程和冷却过程往往交织在一起，但由于常规塑件的尺寸比较大，所以对成型的过程影响不大，但在薄壁注塑成型中这个不足就成为致命的问题。所以，不能把常规注塑成型中的理论和操作简单的照搬到薄壁注塑成型中去。1.1.1 注塑成型模具的地位从2003年我国模具进口的海关统计资料可知，塑料模具占了模具进口总量的57%，而注塑成型模具在整个塑料模具中占据很大的比例。注塑成型模具设计得好坏，决定着注塑成型制件的质量优劣与成品率高低，也就是说，是否能加工出优质价廉的塑料制件，在很大程度上要靠注塑成型模具设计得合理性和先进性来保证。现代塑料制件生产中，合理的注塑成型工艺、先进的注塑成型模具与高精度、高效率的注塑设备是当代塑料成型加工中必不可少的三个重要因素1，缺一将一事无成。尤其是注塑成型模具对完成塑料加工工艺要求、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有可能发挥其效能，产品的生产和更新都是以模具制造和创新为前提的。注塑成型也称为注射成型，它是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一，可用来生产空间几何形状非常复杂的塑料制件。目前，除了少数几种塑料品种外，几乎所有的塑料（即全部热塑性塑料和部分热固性塑料）都可以采用注塑成型。据统计，注塑制件约占所有塑料制件总产量的30%，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%1。1.1.2 注塑模发展趋势我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以与汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具;精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具与塑封模具。如津荣天和机电和北极星I.K模具制造的多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.020.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距，具体数据见表一。 在成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如海信模具、通信广播公司模具厂等厂家成功地在2934英寸电视机外壳以与一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。如新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备与技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的5080%相比，差距较大。在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG、美国ParametricTechnology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold与澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统与CAE软件等，这些软件具有适应国模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点，为进一步普与模具CAD/CAM技术创造了良好条件。近年来，国已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20、3Cr2Mo、PMS、SM、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，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和商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%-80%相比，仍有很大差距。据有关方面预测，模具市场的总体趋热是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具的发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展，特别是活络模的发展速度也将高于总平均水平;以塑代木，以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大;家用电器行业在“十五”期间将有较大发展，特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大;而电子与通讯产品方面，除了彩电等音像产品外，笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展，这些都是塑料模具市场的增长点。我国塑料模具工业和技术的主要发展方向：1、提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平与比例。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与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，为其进一步普与创造了良好的条件;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;塑料制件与模具的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，而且其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，继续研究发展高压注射成型工艺与模具以与注射压缩成型工艺与模具也非常重要。4、开发新的塑料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规格品种。6、应用优质模具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。1.2 课题完成的容与关键技术本课题题目为基于PRO/E的电视机前壳模具设计，需完成的容有：对电视机前壳进行设计，其中模具设计采用两种设计方法，一是传统手工设计，另一是利用CAD/CAM技术进行电视机前壳的三维造型。课题完成的容包括一总装配图，包括电视机前壳和其模具图，以与其他电子文档。其关键技术是对薄壁零件模具的设计。第二章 制件的工艺性分析与注塑工艺规程编制2.1 题目：电视机外壳塑料模具设计材料：ABS,大批量生产。2.2结构分析电视机前壳是一个薄壁、外形复杂的零件，外型尺寸是1如图2-1、2-2。图2-1图2-22.3 一般塑料的性能一、PSPS具有非常好的热稳定性、透光性(透光率88%92%)，电绝缘特性(是目前最理想的高频绝缘材料)以与很微小的吸湿倾向。能够抵抗水、稀释的无机酸，但能够被强氧化酸如浓硫酸所腐蚀，并且能够在一些有机溶剂中膨胀变形。PS的流动性极好。PS的最大缺点：质地硬而脆，塑件由于应力而易开裂。不能在高的温度下使用，易老化。适用于制作绝缘透明件、装饰件与化学器、光学仪器等零件。二、PEPE的特点是软性，无毒，价廉，加工方便，识水性小，可不用干燥，流动性好，耐腐蚀性、电绝缘性优良。可以氯化辐照该性，可用玻璃纤维增强。高密度聚乙烯熔点、刚性、硬度和强度较高。低密度聚乙烯柔软性、伸长率、冲击强度和透明性较好。适用于制作耐腐蚀零件、绝缘零件和薄膜等。三、PP密度小，强度、刚度、耐热性均由于HDPE，硬度比HDPE高，可在100左右使用。具有优良的耐腐蚀性，良好的高频绝缘性，不受湿度影响，但低温变脆、不耐磨、易老化。适用于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。四、ABSABS综合性能较好，冲击韧度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电性能良好；易于成型和机械加工，与372有机玻璃的熔接性良好，可作双色成型塑件，且表