“喇叭体”塑料模具的设计
[摘 要]塑料注射成型模具的特点是：能一次成型外形复杂、尺寸精密的塑料制品，对各种塑料的适应性强，成型周期短，生产效率高，产品质量稳定，易于实现生产自动化。因此，应用计算机辅助塑料模具设计，对缩短模具设计时间，提高塑料制品质量和生产效率有很大意义。
本设计主要针对喇叭体塑件，应用计算机辅助模具设计。设计中首先根据塑料制品要求拟定成型工艺方案、初选成型设备、确定模具结构方案，设计浇注系统并进行模流分析、选用模架、选择和校核注射机，完成模具型腔设计并对模具主要零件设计计算，然后应用UG软件，完成整副模具的三维设计，并对模具进行了虚拟
装配和试模，针对其中出现的问题，对模具进行了修改，最后导出模具二维工程图。 [关键词] 塑料制品；注射模具；计算机辅助设计；UG
1 绪论
模具工业是国民经济的基础工业，被成为“工业之母”。而塑料模具又是整个模具行业中的一枝独秀，发展极为迅速。自从1927年聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展以及高分子合成技术、材料改性技术的进步，愈来愈多的具有优异性能的高分子材料不断涌现，从而促使塑料工业飞跃发展。
在现代化工业生产中，69%~90%的工业产品需要使用模具加工，模具工业已成为工业发展的基础，许多新产品的开发和生产在很大程度上都依赖于模具生产，特别是汽车、轻工、电子、航空等行业尤为突出。我国自改革开放以来，塑料工业发展很快，表现在不仅塑料增加而且其品种更为增多，其产量已上升到居世界第四位，由此可见，塑料工业已在我国国民经济的各个部门中发挥了愈来愈大的作用。
在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的1/3~1/5，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。
我国塑料模的发展迅速。塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模的确开发和应用。在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高，系列化商品化尚待规模化；CAD、CAE、Flow Cool软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。
第 1 页 共 24 页
近年来，随着科学技术的进步以及对塑件质量要求的提高，塑料模塑成型技术正向高精度、高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的方向发展，具体表现在以下几个方面：
1、塑料成型理论研究的进展。 2、新的成型方法不断涌现。
3、塑件更趋向精密化、微型化及超大型化。 4、开发出新型模具材料。
5、模具表面强化热处理新技术应用。 6、模具CAD/CAM/CAE技术发展迅速。 7、模具大量采用标准化。
将塑料成型为制品的生产方法很多，最常用的有注射，挤出，压缩，压注，压延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，几乎的有的热塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精度较高、易于实现全自动化生产等一系列优点。因此广泛用于塑料制件的生产中，其产口占目前塑料制件生产的30%左右。但注射成型的设备价格及模具制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料件的生产。
传统的注塑方法是在正式生产前，由于设计人员凭经验与直觉设计模具，模具装配完毕后，通常需要几次试模，发现问题后，不仅需要重新设置工艺参数，甚至还需要修改塑料制品和模具设计，这势必增加生产成本，延长产品开发周期。
第 2 页 共 24 页
2 塑件成型工艺分析
2.1 概述
注塑件的设计是注塑制品加工工序中必不可少的一个步骤。但不同的模具公司，不同的设计人员，采用不同的CAD软件进行模具辅助设计，都有自己的一套设计过程。本毕业设计主要是AutoCAD软件进行模具的设计的。 2.2 零件的材料和注塑工艺 2.2.1 材料ABS
丙烯腈-丁二烯-烯聚合物（ABS）是为无定型的热塑性塑料，热塑性塑料的分子结构呈链状或枝状，常称之为线性聚合物，这些分子通常互相缠绕但并不连接在一起，受热后具有可塑性。ABS具有韧性，硬性，刚相均衡的优良力学性，耐化学腐蚀性电绝缘性优良，尺寸稳定性，表面光洁性好，易涂装和着色，但耐热性差。密度为1.02~1.05g/CM3
2.2.2 注射成型工艺分析
根据产品三维模型，分析塑件的工艺性对模具设计的要求。开始设计之前，应根据塑件的技术图样和使用要求对其进行仔细地分析研究，并结合注射成型的工艺程序综合考虑成型的难易程度，以便能在保证塑件质量和使用要求的前提下尽量选用比较简单的模具结构，以便减小模具制造难度和降低加工成本。如果塑件的工艺性确实有问题，或者塑件成型需要极为复杂的模具结构，并因此导致模具制造非常困难或经济上极不利时，则应和塑件设计部门及时协商解决有关问题。
查有关资料初步确定注射成型工艺参数如表2.1所示。
表2.1 塑件的注射成型工艺参数
工艺参数 预热和干燥 规 格 70～80°C 时间1h 后段 料筒温度/°C 中段
工艺参数 规 格 注射时间 保压时间 3～5 15～30 15～30 180200 210230 ～ 成型时间/S 冷却时间 ～总周期 40～70 第 3 页 共 24 页
前段 200210 ～螺杆转速/r·min-1 30～60 红外线灯烘箱 70°C 2～4 h 喷嘴温度/°C 模具温度/°C 注射压力/MPa 2.3 性能指标
180～190 60～80 70～90 后处理 方法 温度 时间 1.无定型料，吸水性大，成型前必须充分干燥。.
2.ABS流动性好，成型收缩量较小，比热容较低，在料筒中塑化效率高，在模具中凝固较快，成型周期短，但是保压时间相对较长.
3.加热时间不宜过长,否则会发生分解,灼伤. 4.软质塑件有较浅的侧凹槽时,可强行脱模.
5.成型采用螺杆式注塑机，直通式喷嘴，模具温度（50~70）c，选用较低的注射压力，保压时间及冷却时间不宜过长，模具主流道锥度应大（便于脱模时脱出，不沾留在浇口套中），浇口应厚，ABS可采用任何类型的浇口. 2.4 零件的三维图
第 4 页 共 24 页
图2-1 塑件图
2.5 喇叭体的结构与精度分析
喇叭体的总体形状为圆形，零件的顶部有圆形的孔
喇叭体的精度方面，尺寸精度取MT5级；因此，该喇叭体的精度要求高。 喇叭体的表面质量方面，要求无明显流纹、凹陷等不良现象；表面粗糙度均为为成型后直接达到Ra0.63。总体而言，喇叭体的表面质量要求比较容易实现。 2.6 塑料制品的几何形状
1．脱模斜度
为了便于塑料制品脱模，以防止脱模时摩擦制品表面，与脱模方向平行的制品表面一般应具有合理的脱模斜度。其大小主要取决于塑料的收缩率、塑料制品的形状和壁厚以及制品的部位。
为了使塑件在开模时留在动模上及顺利脱模，喇叭体应具有一定的脱模斜度。喇叭体周边不存在对脱模产生影响的结构
2．塑料制品圆角
塑料制品上所有转角应尽可能采用圆弧过渡。采用圆弧过渡的好处在于避免应力集中，提高强度，改善熔体在型腔，便于脱模。在制品结构上无特殊要求时，制品的各连接处的圆角半径应不小于0.5~1mm。对于使用要求必须以尖角过渡或分型面处和型芯与型腔配合不便制成圆角时，侧仍以尖角过渡。 2.7 注射机的选择
根据创建好的实体模型，利用UG的分析功能，从中快速计算出喇叭体的体积为101.003cm；浇注系统凝料和废料按塑件注射量的40%~60%计算，即浇注系统凝料的体积为20cm。
33 第 5 页 共 24 页
喇叭体注塑模具设计
