DVD镜片注塑模具设计【一模四腔】
DVD镜片注塑模具设计【一模四腔】,一模四腔,dvd,镜片,注塑,模具设计
东 莞 理 工 学 院毕业(设计)论文(2010届)题 目: DVD镜片塑胶模具设计学生姓名: 郭斌 学 号: 201041101228 专业班级: 10机械设计及其自动化2班 指导老师: 田君教授 2014年5月 日摘 要随着高性能工程塑料的不断发展,各种塑料制品行业,该行业需要继续增长,注射成型工艺越来越多地用于成形制造的产品的各种性能要求。注塑模具设计的质量,对注塑机的生产效率直接影响成型,产品的质量和成本。模具可以是一个很好的注射成型上百万次,因为其较长的寿命,在另一方面,降低了塑件的成型和模具成本,作为一个结果,一个好的更换,维修少,从而提高生产效率。为了满足日益增长的工业需求和生活质量的需要,应继续研究和开发,已被设计来提高注塑模具注塑模具的性能,满足各行各业的需求。在本设计中,通过对DVD镜片,CAD模具设计和开发利用包括凸,凹模的设计,顶出机构的设计,注射机的选择和校核,浇注系统的设计,冷却系统的设计,模具及其他工作选择。在本设计中,重点设计了以成形件的凸,凹模的设计,浇注系统,冷却系统。浇注系统是模具设计的灵魂和冷却设计,浇注系统的设计直接影响着塑件的成型质量和生产效率。因此,浇注系统的设计是注塑模具设计工作的关键。同时,模具温度对塑件的质量和生产效率有着直接的影响,对模具的凝固时间和收缩应力,模具温度的控制直接影响,从而影响模具和塑料件质量的成型周期,和表面粗糙度。大小的凸,凹模尺寸,浇注系统和冷却系统的设计重点和系统结构设计。通过这样的设计,我们首先学习了解当前的形势和发展情况,中国塑料模具结构和成型工艺的模具及注塑模具设计的基本原理。 关键词:DVD镜片;注射模;设计;ABS+PC39AbstractWith the development of high performance engineering plastics, plastic products industry, the industry needs to continue to grow, the injection molding process is more and more used in various performance requirements of the product manufacturing. The quality of injection mold design, the injection molding machine production efficiency directly affects molding, product quality and cost. Mold can be a very good injection molding millions of times, because of their longer life expectancy, on the other hand, reduces the cost of molding and mold plastic parts, as a result, a good replacement, repair, thereby improving the production efficiency. In order to meet the growing needs of the industry and the quality of life needs, should continue to research and development, has been designed to improve the performance of injection mold injection mold, to meet the needs of all walks of life.In this design, through the one or two point of cover on the air conditioning remote control, the design and development of CAD die comprises a convex, concave mold design, the ejection mechanism design, selection and optimization of the injection machine, the design of gating system, cooling system design, mold and other work options. In this design, designed to focus on parts of the convex, concave mold design, gating system, cooling system. The gating system is the mold design of the soul and cooling design, the design of gating system directly affects the moulding quality and production efficiency 1. Therefore, the design of gating system is the key of the injection mold design work. At the same time, mould temperature has a direct impact on the quality of plastic parts and production efficiency, solidification time and contraction on die stress, mold temperature control of a direct impact, thus affecting the molding cycle of molds and plastic parts quality, and surface roughness. The size of the convex, concave die size, design key points and system structure design of gating system and cooling system. Through this design, we first learn to understand the situation and the current development situation, basic principle of injection mold and die design China plastic mould structure and injection molding process. Key Words: DVD lens, injection mold, design, ABS+PC第1章 绪论目 录摘 要IIAbstractIII目 录1第1章 绪论11.1 CAD/CAM/CAE的发展、现状及趋势11.2塑料模具的工作原理、发展、现状及趋势6第2章 DVD镜片塑料模工艺设计102.1DVD镜片塑件的工艺分析102.1.1塑料材料的性能及基本成型工艺参数102.2.2DVD镜片塑料的选材102.3 ABS+PC材质材料成型特性112.4注射成型基本过程122.5 DVD镜片塑件参数14第3章 注射机的选择和校核153.1注射机规格的选择153.2注射机的校核153.2.1注射机注射容量的校核153.2.2注射机注射压力的校核163.2.3注射机锁模力的校核163.2.4注射机模具厚度校核注射机模具厚度校核173.2.5注射机最大开模行程校核173.3确定型腔数目和分模面的选择183.3.1确定型腔数目183.3.1 型腔数目的确定183.3.2分模面的选择21第4章浇注系统和冷却系统设计224.1浇注系统设计224.1.1主流道的设计224.1.2分流道的设计224.1.3浇口设计234.1.4冷料穴和拉料杆设计244.1.5浇注系统的平衡254.2排气系统的设计254.3冷却系统设计264.3.1设计冷却系统的必要性264.3.2冷却系统尺寸计算27第5章 成型零件设计295.1 模具型腔的结构设计295.2 成型零件的尺寸确定30第6章 其他零部件结构设计326.1脱模机构设计326.1.1脱模机构的分类326.1.2脱模机构设计原则326.2导向机构设计326.2.1导向机构设计原则326.2.2导柱的外形尺寸计算336.2.3导向孔的设计336.2.4导柱的数量和布置346.3定位圈346.3.1定位圈的定义346.3.2导柱的数量和布置346.4主流道衬套346.5其他结构零件设计34第7章 绘制模具图367.1 创建模具367.2 绘制总装配结构图和部分零件图36结 论37参考文献38致 谢39第1章 绪论1.1 CAD/CAM/CAE的发展、现状及趋势从20世纪80年代早期的第二十世纪80年代开始,发达工业国家的模具工业已从机床产业中分离出来,和一个独立的工业部门的发展,其产值已超过机床工业的价值。然后,随着模具技术的发展,模具行业也被广泛用于航空航天,汽车,电子,仪器仪表,轻工,塑料制品,日用品等工业部门。在发达国家,人们认为,没有死亡,没有高质量的产品。模具享受“重点发展产业”;“一个企业的心“;”的美誉,富裕的社会的一种力量”。改革开放以来,在中国模具工业的发展也很迅速。近年来,15%的年增长率快速发展。模具企业如竹笋春雨,快速启动后,发展。随着模具工业规模的不断扩大,中国的模具技术水平较高,可以做成很大,反映现代模具设计与制造水平的精密模具,模具的部分已达到国际先进水平。虽然中国模具工业有了长足的进步,对模具的部分已达到国际先进水平,但无论是数量和质量还不能满足国内市场的需求,大型,精密,复杂模具仍需要每年进口1000000000美元。为了减少模具工业发达国家之间的差距,模具在中国正朝着大型,精密,复杂模具的开发;加强模具标准件的应用;推广CADCAMCAE技术的发展。模具是工业生产中的基础工艺装备,也是发展和实现少无切削技术不可缺少的工具。在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯行业中,有60%80%的零部件都需要模具加工,轻工制品的生产中应用模具更多,因此模具行业有“百业之母”的美誉。模具生产的工艺水平及科技含量的高低,直接影响到工业产品的发展,它在很大程度上决定着产品的质量、企业的效益、新产品的开发能力,决定着 一个国家制造业的国际竞争力,因此模具生产的工艺水平及科技含量的高低已经成为衡量一个国家工艺水平和产品制造水平的重要标志。随着模具CAD/CAE /CAM技术的广泛使用,模具生产的工艺水平和科技含量将有质的飞跃。1 我国模具工业概况我国虽然很早就开始制造和使用模具,但长期未形成高技术含量的产业。直到20世纪80年代后期,随着科技的进步,国务院和国家有关部门对发展模具工业的给与了高度重视和支持,模具工业才驶入快速发展轨道。近年来,我国模具工业发生了巨大的变化,不仅国有模具企业取得了很大发展,三资企业、乡镇(个体)模具企业的发展也相当迅速,已经形成珠三 角、长三角、安徽等具有一定规模的模具生产基地。模具工业的技术水平也有了很大的提高,冲压模具中具有代表性的是为汽车配套的汽车覆盖件模具,以及为农用 车、工程机械和农机配套的覆盖件模具;覆盖件模具的技术要求高,大都是结构复杂的大中型模具,代表了冲压模具的水平,一汽模具公司、东风模具公司、天津模 具厂等已能够生产出部分中档新型轿车的覆盖件模具。多工位级进模是一种高精度、高效率、长寿命的模具,是技术密集型模具的重要代表,美国UGS公司与我国 华中科技大学合作在UGNX软件平台上开发出基于三维几何模型的级进模CAD/CAM软件NXPDW。此外,华中科技大学、上海交通大学、西安交通大 学和北京机电研究院等相继开展了级进模CAD/CAM系统的研究和开发。在塑料模具方面,大型塑料模具已能生产单套重量达50顿以上的注塑模,精密塑料模 的精度已可达到3m,多腔塑料模已能生产一模2560腔的塑封模,高速模具方面已能生和4m/min以上挤出速度的高速塑料异型材挤出模及主型材双腔共 挤模具。其他类型的模具,也都达到了较高的水平。目前,在我国模具生产企业中,数字化设备比较齐全,模具CAD/CAE/CAM技术已经被广泛的应用,采用高速加工及RP(Rapid Prototyping)/RT(Rapid Tooling)等先进技术的企业也逐渐增多。模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都已有较大幅度的提高,热流道技术在塑料模具行业中应用比例越来越高。2 模具CAD/CAE/CAM技术的发展历程与现状模具CAD/CAE/CAM技术具体就是模具设计人员和组织模具产品制造的工艺设计人员在CAD/CAE/CAM系统的辅助下,根据模具的 设计和制造程序进行设计和制造的一项新技术。目前,模具CAD/CAE/CAM技术发展很快,广泛的应用于模具生产企业。采用模具CAD/CAE/CAM 技术是模具生产革命化的措施,也是模具技术发展的一个显著特点。21国外模具CAD/CAE/CAM技术的发展历程与现状国外模具CAD/CAM技术的研究始于上世纪60年代,到70年代已经研制出了模具CAD/CAM的专门系统,推出了面向中小型企业的CAD/CAM的商业软件,可应用于各种类型的模具设计和制造。1973年,美国的DIE COMP公司率先研制成功PDDC连续模系统。1977年,捷克斯洛伐克金属加工工业研究所研制成功AKT冲模CAD系统。1978年,日本机械工程实验 室建立ME1连续模设计系统。1979年,日本旭光学工业公司研究成功的冲空模和弯曲模PENTAX的CAD系统。1985年,日本NISSIN精密机器 公司采用了冷冲模CAD/CAM系统。到80年代末,美国、日本等工业发达国家的模具生产已有近50%采用了CAD/CAM技术。 近二十多年来,随着计算机硬件的不断提升,工业发达国家的CAD/CAM技术不断创新、完善、逐步发展,已经形成一个从研究开发、生产制造到推广应用和销 售服务的完整的高技术产业。国外在上世纪60年代开始开发有限元进行软件,1976年发行了第一套流动分析软件。利用CAE技术可以在模具加工前,在计算机上对整个成 型过程进行模拟分析,减少甚至避免模具返修报废、提高模具质量和降低成本等。目前国外的模具CAE技术已经相当成熟,完全走向实用化阶段,并取得了显著效 果。国外著名的CAE软件有NASTRAN、ADINA 、ANSYS、ABAQUS、MARC、COSMOS等。22国内模具CAD/CAE/CAM技术的发展历程与现状我国模具CAD/CAM技术开始于20世纪70年代末,与国外相比尚有一段距离,但目前也趋于成熟,并在模具生产企业得到广泛应用。特别是 20世纪80年代后期,我国进入了CAD/CAM技术迅猛发展的时期,各大院校和科研单位不仅自主研发适合国情、专业化极强的CAD/CAM实用系统,也 引进国外先进CAD/CAM,同时在国外的CAD/CAM系统之上进行二次开发。如吉林大学依托一汽对汽车覆盖件CAD/CAM系统的研究已经取得显著成 效,华中科技大学模具技术国家重点实验室在AutoCAD软件平台上开发出基于特征的级进模CAD/CAM系统HMJC,上海交通大学为瑞士法因托 (Finetool)精冲公司开发成功精密冲裁级进模CAD/CAM系统,西安交通大学开发出多工位弯曲级进模CAD系统等,这些CAD/CAM系统的研 发促进了国内模具行业快速发展。经过这十几年的发展,我国模具CAD/CAM软件的开发水平也逐渐接近国外先进水平。在政府的大力支持下先后出现了一批先进的模具CAD /CAM示范企业,高校和企业也培养了一大批模具CAD/CAM软件开发及应用人才。但总的来说,我国目前模具CAD/CAM软件不管是从产品开发水平还 是从商品化、市场化程度都与发达国家有不小的差距。随着有限元技术的快速发展,早在上世纪80年代,国内就有一批科研单位和高校投入有限元技术的研究、开发和应用中。在此背景下,国内相继取 得了可喜的成绩,如:大连理工大学的JIFEX,郑州机械研究所的紫瑞,北京农机学院的有限元分析系统。在模具CAE方面:如湖南大学的冲压CAE系统, 华中科技大学冲压成型快速分析软件FASTAMP,清华的铸造CAE分析软件FTStar,华北工学院的铸造分析软件CASTsoft等,但是与 CAD/CAM系统的集成度相对较弱。3 模具CAD/CAE/CAM技术的发展趋势21世纪市场要求高质量、低成本的产品,并且要求对各种不同的市场需求作出快速的反应。模具制造技术的发展趋于专业化、标准化、集成化、智能化、虚拟化、网络化,这将使模具行业发生巨大变革。31模具CAD/CAE/CAM技术的专业化程度显著提高任何一种模具软件不可能包罗万象,完全能适应不同的模具产品、不同生产企业的需求。这就要求有针对性的开发专用模具CAD/CAE/CAM 系统软件,或者根据模具生产企业自身的特点对软件系统进行二次开发。这样才有可能一切从实际出发,最大的发挥出软件的潜能,充分利用好企业自身的设备,制 造出高质量的模具产品。随着模具工业的快速发展,各大主要软件开发商和有独立科研实力的企业已经开始有针对性地开发专用模具CAD/CAM实用软件系统,并取得了 巨大的经济效益。如:专用的进级模系统NXPDW,专用的塑料注射模系统MoldWizard,专用的锻压模系统AutoMolder,此外还有法国 Misslelsoftware公司的注射模专用软件TopMold和级进模专用软件ToABS+PCrogress、日本UNISYS株式会社的塑料模设计和制 造系统CADCEUS等。这些专用模具软件的产生,大大的提高了模具设计人员的工作效率,让模具设计人员从繁琐的劳动中解放出来,进行创造性的设计活动。32模具CAD/CAE/CAM技术的标准化势在必行标准化模具 CAD/CAM系统可建立标准零件数据库、非标准零件数据库和模具参数数据库。标准零件库中的零件 在模具CAD设计中可以随时调用,并采用GT(Group Technology,成组技术)生产。非标准零件库中存放的零件,虽然与设计所需结构不尽相同,但利用系统自身的建模技术可以方便地进行修改,从而加快 设计过程,使典型模具结构库在参数化设计的基础上实现。数据的传递、转化成为企业之间、企业与客户之间、软件之间、软件与设备之间进行信息传递的最大障碍。在模具CAD/CAE/CAM软件系统 中也存在这样的问题,为保障数据在传递、转化的过程中不丢失,建立数据转换的标准显得非常重要,这样可以模具CAD/CAE/ CAM软件系统内部的信息交流成为整体,从而真正意义上实现了模具制造信息传递的畅通。33模具CAD/CAE/CAM技术的集成化是必然趋势国内模具制造企业虽然也采用了CAD/CAM/CAE技术,但模具的设计尚未形成成熟的理论指导和设计体系,各类设计工具更多的表现为单一 学科的软件化,其相互集成也是以软件接口实现的数据集成。模具CAD/CAE/CAM技术与GT、CE(Concurrent Engineering)、CAE、CAABS+PC(Computer Aided Process Planning)、PDM(Product Data Management)等技术密切相连,组成一个有机的整体,建立一个统一的全局模具产品数据模型,在模具开发、模具设计中,提供全部的信息,使信息共 享、交换处理和反馈,它综合了计算机技术,系统集成技术,并行技术和管理技术,最终将发展成为 CIMS(Computer Integrated Manufacture System,计算机集成制造系统)。34智能技术将使模具CAD/CAE/CAM技术如虎添翼模具CAD/CAE/CAM技术中的智能化是指由模具CAD/CAE/CAM软件系统和人类专家共同组成的人机一体化系统,它能再模具生产 过程中进行分析、推理、判断、构思和决策等智能活动,有效地实现了人与模具设计系统的有机融合及人的智能的充分发挥。近年来,人工智能在模具 CAD/CAE/CAM 系统中的应用主要集中在知识工程的引入和模具设计专家系统开发上。目前,在模具的设计和制造过程中,在很多环节上仍然依靠模具设计人员的经验。如模具设计方案的选择、工艺流程和参数的选择、模具结构的优化 等,模具CAD/CAE/CAM设计系统只是完成一些简单建模和数值计算,缺乏灵活性和可靠性。这就要求模具设计系统必须利用 KBE(KnowledgeBased Engineering)技术进行深入的改造,从分发挥、利用知识库和专家系统设计出高质量的模具。在模具行业已有成功案例,如华中科技大学模具技术国家 重点实验室在国产注射成型模拟软件HSCAE610中成功地引入了人工智能技术。35虚拟技术将在模具CAD/CAE/CAM得到应用虚拟制造(VM)是一种新的制造技术,它以仿真技术、信息技术、虚拟现实技术为支撑,对产品设计、工艺规划、加工制造等生产过程进行统一建 模。虚拟制造技术应用于模具生产实际是模具CAD/CAE/CAM技术的集成和延伸,因此,模具工业今后推广应用虚拟制造技术,必须首先对当前应用于模具 生产的各种先进设计与制造技术和方法进行全面、深入的消化吸收和推广应用。虚拟制造技术在国外模具工业中也有成功的应用。如美国的Foundry Service(FSC)公司采用虚拟制造技术对整个工艺生产过程进行仿真,并根据仿真结果更改设备参数后,成功地完成了生产系统的改造工程,节约了大量 的资金。AUTODIE公司采用虚拟制造技术后,在810个月内完成一种车型的设计与制造,一年内可以接受5种车型的模具定货。36网络化是模具CAD/CAE/CAM技术应用的重要手段网络化敏捷制造与模具CAD/CAE/CAM技术的结合是当今模具制造业中的主流方向之一。随着信息技术、网络技术的发展,网络化制造的研 究已经达到了前所未有的高度。网络化模具制造指的是:面对模具市场机遇,针对模具市场需要,利用以因特网为标志的信息高速公路,灵活而迅速地组织社会模具 制造资源,快速地组合成一种超越空间概念的、靠电子手段联系的、统一指挥的经营实体网络联盟模具制造企业,以便快速推出高质量、低成本的模具产品。此类的 研究已经相当多,如东莞地区模具行业敏捷化趋势的分析与研究。由此可知模具网络化制造研究的重点的是如何有效的实现不同模具企业之间的资源共享,多种高新 技术的集成,因此能集成多方面的资源,具有多种功能的网络化模具制造平台将成为网络化模具制造的技术支持工具,将使模具企业快速的应对市场的变换。1.2塑料模具的工作原理、发展、现状及趋势塑料模具的工作原理注塑模具是在成型中赋予塑料以形状和尺寸的部件。模具的结构虽然由于塑料品种和性能、塑料制品的形状和结构以及注射机的类型等不同而可能千变万化,但是基本结构是一致的。模具主要由浇注系统、成型零件和结构零件三部分组成。其中浇注系统和成型零件是与塑料直接接触部分,并随塑料和制品而变化,是塑模中最复杂,变化最大,要求加工光洁度注塑模具是在成型中赋予塑料以形状和尺寸的部件。模具的结构虽然由于塑料品种和性能、塑料制品的形状和结构以及注射机的类型等不同而可能千变万化,但是基本结构是一致的。模具主要由浇注系统、成型零件和结构零件三部分组成。其中浇注系统和成型零件是与塑料直接接触部分,并随塑料和制品而变化,是塑模中最复杂,变化最大,要求加工光洁度和精度最高的部分。塑料模具的发展随着通用及工程塑料在强度和精度等方面的不断提高,合理设计的塑料件往往能代替多个传统金属件,塑料制品的应用范围在不断扩大,塑料产品的用量也在迅猛的增加。这大大促进了中国塑料模具行业的快速发展。有关专家指出:近年来,中国塑料模具发展速度十分迅猛,当前中国塑料模具在整个模具行业中所占比重约为30%。随着数控加工装备水平的不断提高,各企业也在纷纷的加大塑料模具开发力度,塑料模具已成为模具品种中最为诱人的“蛋糕”。尤其是随着中国汽车、家电、电子通讯等行业的迅速发展,预计在未来模具市场中,塑料模具占模具总量的比例仍将逐步提高,且发展速度将快于其他模具。在生产 汽车时,各种功能性零部件都要靠模具成型,仅制造一款普通轿车就需200余件内饰件模具,而制造保险杠、仪表盘、油箱、方向盘等所需的大中型塑料模具,从 模具行业生产能力看,目前满足率仅约50%。随着汽车产销量高速增长,汽车模具潜在市场十分巨大。另据一份专业模具研究报告显示:在建筑领域,塑料建材代替传统材料也是大势所趋,预估今年中国塑料门和塑管普及率将超过45%,塑料排水管市场占有率将超过50%,这都促进了模具的需求量的增加。未来大型、精密、设计合理的注塑模具将受到市场青睐。塑料模具的现状近年来,国外的塑料模具的发展速度也迅速增长,在许多国家(日本,德国,瑞士)塑料模具工业的发展是高于冲压模具,塑料模具产值占1 / 2模具行业的整个经济。大量的塑料模具生产国外主要采用一模多腔,多层膜和多腔,多站多型腔模具,多层膜已发展到6464腔,以及多层成型机模具的发展,塑料饮料瓶,杯数鞋模采用多站多腔模32腔,饮料瓶模具。一些日本和欧美国家的铝模具生产,铝的导热系数比钢,是钢的三倍,注塑周期可缩短为25 30%,和模具,大大降低。塑料模具的发展是随着塑料工业的发展,在我国起步比较晚,但是,发展非常迅速,特别是近几年来,无论在质量上有了很大的发展,技术和制造能力,取得了巨大的成就。中国30年的发展历程,过去90年在海外的塑料模具的发展,现在有相当规模。1987我有塑料产量已达2970000吨,居世界第五位。现在,中国的塑料工业已形成完整的具有相当规模,设计系统,塑料模具的设计和应用技术的发展,CAD技术,CAABS+PC技术具有相应的。塑料生产,加工,塑料机械及设备。模具工业以及科研等,都已发展都了一定规模。塑料模具的发展趋势随着人类社会的不断进步不断发展和高新技术,人们对产品的要求越来越高,这促使我们必须大力发展模具设计技术。塑料模具的设计技术的世界也给予了高度重视,投入了大量的研究和开发。在塑料模具的未来主要进行了以下几个方面的国际发展趋势:在模具设计制造中全面推广CAD/CAM/CAE技术CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑,实践证明,CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。注射模CAD的实用化塑料模MoldFlow或CFlow软件和塑料模MoldCool或CCool软件已经商品化,注射模CAD正向实用化方向迈进。我国政府对注射模CAD实用化进程也十分重视。专门组织了“八五”国家重点技术攻关项目“注射模CAD/CAM/CAE集成系统研究”。目前,美国PSP公司的IMES专家系统,能帮助模具设计人员用专家的知识解决注射模的问题。塑料模专用材料研究和开发目前,塑料模钢拥有的类型有:基本型、预硬化型、时效硬化型、热处理硬化型、马氏体时效钢和粉末冶金模具钢等钢种。在“八五”期间,国家也组织了诸多钢铁厂单位大力研究和开发塑料模专用系列钢,这将进一步扩大和完善塑料模钢材。塑料模加工程控化机械技术与电子技术的密切结合,日益更多地采用数控数显、计算机程序控制的加工方法,实现高层次、多工位加工,使塑料模在质量上、效率上产生一个新的飞跃。模具研磨抛光自动化、智能化模具表面的光整加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响,我国目前仍以手工研磨抛光为主,不仅效率低(约占整个模具周期的1/3),且工人劳动强度大,质量不稳定,制约了我国模具加工向更高层次发展。因此,研究抛光自动化、智能化是重要的发展趋势。日本已研制了数控研磨机,可实现三维曲面模具的自动化研磨抛光。第3章 注射机的选择和校核第2章 DVD镜片塑料模工艺设计2.1DVD镜片塑件的工艺分析2.1.1塑料材料的性能及基本成型工艺参数DVD镜片,一般的树脂镜片都是热固性材料,即原料为液态,加热后形成固态镜片原料为固态,经加热后塑形为镜片,所以这种镜片成品后受热过度也会变形,不适于高湿热场合。DVD镜片有着极强韧性,不破碎(可用于防弹玻璃),故又称 安全镜片。塑料一般具有重量轻,低密度的优点,比强度高,电,热,声和优良的绝缘性能,耐腐蚀性能和光学性能强,耐磨性强,优秀的。塑料成型过程中在许多方面的性能特点,一些操作相关,一些特性直接影响成型方法及工艺参数的选择。热塑性塑料,成型工艺参数包括收缩期,流动性,相容性,吸湿性和热灵敏度和热力学性质,结晶度和取向.2.2.2DVD镜片塑料的选材塑料材料是根据材料的选择和使用,不需要一个很大的负载,其工作温度不高,因此要求的耐热性不高。根据需要和条件看,一般塑料结构材料能满足他们的要求,因此在材料的空调遥控器盖材料的选择。为塑料材料的一般结构,主要是在高,低密度聚乙烯,聚丙烯,聚碳酸酯,ABS,聚甲基丙烯酸甲酯,高抗冲聚苯乙烯树脂,玻璃钢和丙烯晴共聚物等。但塑件注射模设计的基础上,根据在优良的初步选择注塑成型材料,低密度聚乙烯,聚丙烯,ABS,聚碳酸酯和其他四种材料作为原材料制造DVD镜片。DVD镜片要求有极强韧性,要求透明。综合选择ABS+PC材质作为DVD镜片的材质。2.3 ABS+PC材质材料成型特性现今ABS+PC新型材料在欧美及日本已经非常的流行,并凭借着其抗压、耐摔,轻便和亮丽的特性被广大消费者所喜爱。其高贵的外型和独特的色彩,更是在商务旅行等场合成为了身份的象征和个性的体现. ABS即丙烯腈丁二烯苯乙烯Acrylonitrile-Butadiene-Styrene Terpolymer三元共聚物,简称ABS。ABS中的丙烯腈提供化学性和热稳定性;丁二烯提供韧性、弹性和抗冲性,而苯乙烯则赋予了刚性、光泽性和加工流动性。 PC是一种非晶体工程材料,具有特别好的抗冲击强度、热稳定性、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性,凭借抗压、耐摔、轻便和亮丽的特性,迅速博得商务及时尚人士的喜爱,在日本和欧美已经开始流行。以及抗污染性。ABS树脂的主要特点:1、较好的抗冲强度和一定的耐磨性。2、耐寒性能良好,温度范围40100度。3、良好的耐油性、耐水性和化学稳定性。4、电性能良好,其绝缘性很少受温度、湿度的影响。5、无毒,无臭,不透水但略透水蒸气。 典型用途 : 汽车、飞机配件,电冰箱, 大强度工具(头发烘干机,搅拌器,食品加工机,割草机等),电话机壳体, 打字机键盘,娱乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪撬车等。 优点:轻便、亮丽、抗压、抗摔、易保洁、壳轻薄、韧性好。 缺点:加工难度大、成本高、耐磨性差。2.4注射成型基本过程图2.1. 注射成型基本过程生产前的准备工作一般是为了使注射成型生产顺利进行和保证制件质量,在生产前进行的包括原料的预处理、清洗机筒、预热嵌件和选择脱模剂等准备工作。1、原料的预处理原料的预处理包括三个方面:一是质量检验,造型材料的分析。这一部分包括材料,水含量测试的颜色,纹理,无杂质,并测试其热稳定性,流动性,收缩率。粉状物料,在注塑前还将制成小丸的要求。两个,着色。根据塑件成型的产品需求,成型材料中添加一个颜色或颜色的材料,以达到所需的颜色。粉状或粒状热塑性塑料的着色,用直接法和间接法两种方法实现。前者称为着色的方法,它是天然的彩色塑料着色剂和精细的简单混合粉末可直接用于成型,或其他用于塑化成型。该方法比较简单,容易操作。间接染色方法相比是更困难的,它需要使用被称为“塑料粒子、彩色塑料颗粒高的颜料浓度色母比例称重放入搅拌机,搅拌,然后发送到成型设备的使用。其步骤简单,容易染色的分散均匀,色泽明亮的部分和没有颜料粉尘污染,并能实现自动着色工艺。但因为它是简单和自然的彩色塑料颗粒混合,没有混合功能或只成型设备的混合功能很差,所以当成型颜色均匀性高的产品不需要使用颜色形成材料。三,预热和干燥。对材料的吸湿性和粘性的水性强,预热干燥适当根据水的要求允许的注射成型工艺,以在材料和挥发水分太多出去,成型后的产品以防止气泡和裂纹缺陷,而且可以避免注水时间的降解。但是,吸湿性和粘性的水是不强的材料,如果包装是更好的可以不预热干燥。2、清洗料筒如果你需要在塑料制品的生产,改变颜色或更换,更换材料在热分解或降解反应时间形成的过程中发现,对注塑机清洗桶的需要。通常,筒柱塞式机库存量大,必须拆卸清洗机筒,螺杆机筒,可用于清洁空气喷射的方法。3、预热嵌件本程序主要用于塑料插入,因为金属和塑料收缩率不同,导致插入周围的塑料易收缩应力和裂缝,为了防止这种现象的发生,在成型前可插入的预热温度,减少它融化的塑料在成型,避免或全塑性收缩应力和裂纹插入的抑制作用。4、选择脱模剂常用的脱模剂有硬脂酸锌、液体石蜡(白油)和硅油等。其中除了硬脂酸锌不能用于聚先胺外,这三种脱模剂对于一般塑料均可使用,尤其是硅油的脱模效果是最好的,只要对模具施用一次,即可以长效脱模,但是价格昂贵。硬脂酸锌通常多用于高温模具而液体石蜡多用于中低温模具。另外,对于含有橡胶的软制品或透明制品不宜采用脱模剂,否则将影响制品的透明度。加料:计量将粒料和粉料加入料斗,通过料斗进入注射机料筒,物料一般是在注射机的料筒中塑化。通过对塑化计量的计算设定好后,物料在设定的计量中塑化完全,即粒料和粉料变成塑料熔体后,注射模闭合,注射机注射充模。注射充模:注射充模一般划分为流动充模、保压补缩和倒流三个阶段。注流指的过程中熔体注射将好的塑料进入模腔。在注射压力注射过程中随时间而变化,流动期,喷射压力、喷嘴压力迅速上升,而腔(栅极端子)压力接近于零,所以注射压力主要是用来克服阻力,熔体在模腔中的思想。在填充过程中,熔体流入模腔,模腔压力的急剧增加,注射压力和喷嘴的压力将增加到最大,然后停止变化,注射压力对熔体起两个作用,一是克服在模具型腔的液流,二是压实熔融程度。包装料,夹持进给阶段从熔体充满型腔在机筒螺杆回现在开始。压力定义为熔体的注射压力,模腔的压实过程,喂养是注塑机的包装工艺,模具型腔逐渐开始空冷熔体由于成型收缩,美联储的行动。反在机筒柱塞或螺杆后退(即解除保罗的压力),熔体在浇口和流道流动方向相反的方向。冷却:冷却冻结时间开始从大门,放行产品到目前为止,这是注射成型过程的最后阶段。在这个阶段,有问题的注模腔压力,冷却部分的密度,熔体在模和脱模条件。的后处理部分:从模具零件,在塑性成形过程中熔体的流动行为的温度和压力是非常复杂的,再加上不均匀的熔体流动前沿和冷却速率不同填充块后,往往会出现一些结晶,部分不均匀取向和收缩,产生相应的结晶,取向和收缩应力,脱模后的变形的影响,还可使机械零件可转换的光学性能,和表面质量,甚至开裂,需要解决一系列我们必须作出相应的处理问题。当这个过程完成后我们将推出的产品,卸料,清洗模具,可总回筒重新塑化注射成型周期,开始循环。2.5 DVD镜片塑件参数 该塑件经测量所得,其基本几何值为:密度:p=1.24g/cm3;体积:V=21cm3;质量:M=18.9g;长度:L=59.3mm;第3章 注射机的选择和校核3.1注射机规格的选择 注射机为塑料注射成型所用的主要设备,按其外形可以分为立式、卧式、直角式三种注射机。按塑料在料筒中的塑化方式分可以分为,柱塞式和螺杆式两种注射机。在此我们通过假设的模腔数目初步确定注射机的规格。初步设计模腔个数为两个,ABS+PC材料的密度p为p=1.24 g/cm3。通过测量所得出塑件的体积(V)和质量(M)以及水平投影面积(S)分别为V=21cm3、M=18.9g。根据注射机的最大注射量初步选择型号为HTF86/TJ的注射机,其工艺参数如下:螺杆直径/mm:38 注射容量cm3:60注射压力/105Pa:122 锁模力/10KN:500最大成型面积/cm2:130 模板最大行程/mm:180定位孔直径/mm: 55mm模具厚度/mm:(最大):200(最小):70喷嘴:(球半径/mm):12(孔直径/mm):43.2注射机的校核3.2.1注射机注射容量的校核模具设计时,必须是得在一个注射成型周期内所需注射的塑件料溶体的容量或质量在注射机额定注射量的80%以内,且在一个注射成型周期内,需注射入模具内的塑料溶体的容量和质量,应为制件和浇注系统两部分容量和质量之和,即V=nVn+Vj或M=nMn+Mj式中:V(M)一个成型周期内所需要注射的塑料容积和质量,cm3或g;n 型腔数目;Vn(Mn)单个塑件的容量或质量,cm3或g;Vj(Mj)浇注系统凝料的容量和质量,cm3或g;故应使0.8Vn+Vj0.8Vg或M=0.8Mn+Mj0.8Mg式中:Vg(Mg)注射机额定注射量,cm3或g;将数据代入以上不等式(取其中之一的质量不等式来对注射量进行校核)得:M=nMn+Mj=218.9+5.5=43.3g0.8Mg=0.860=48g满足要求上式中的:Mj=M主流道+M横浇道+M分流道+M浇口+M拉料钩5.5g由于为制件所选的材料为ABS+PC,该材料非热敏性材料,所以只需对其进行最大注射量即可,不必对其进行最小注射量的校核。3.2.2注射机注射压力的校核注射压力的校核是校验注射机的最大注射压力能否满足制品的成型要求。只有在注射机额定的注射压力内才能调整出某一制件所需要的注射压力,因此注射机的最大注射压力要大于该制件所要求的注射压力。制件成型时所需要的注射压力,与塑料品种、注射机类型、喷嘴形状、制件形状的复杂程度和浇注系统等因素有关系。可以根据塑料的成型工艺参数数据来确定制品成型时所需要的注射压力。根据塑料成型工艺参数表查得ABS+PC材料的成型注射压力在(70120Mpa)之间,而我们所选择的注射机的额定注射压力为119Mpa,在其设定的注射压力之间,满足工艺要求。3.2.3注射机锁模力的校核当高压的塑料熔体充满型腔时,会产生一个沿注射机轴向的很大的推力,该推力的大小必须小于注射机的锁模力,否则在注射成型时会因锁模不紧而发生溢边跑料现象。型腔内塑料熔体的压力(MPa)值可根据以下经验公式算得:P=KPo式中:P 型腔内塑料熔体的压力 (MPa)Po 注射压力(MPa)K 压力损耗系数 0.20.4将数据代入上式得:P=KPo=(0.20.4)119MPa=23.8MPa47.6MPa在该次设计中,并基于ABS+PC这种塑料上我们取型腔中熔体的平均压力为:P=30MPa再由公式T=PS计算推力大小。式中:T 塑料熔体在注射机轴向上的推力(MPa)P 型腔内塑料熔体的压力,在此我们取P=30MPaS 制件与浇注系统在分型面上的投影面积(cm2)将数据代入该公式得:T=PS=30MPa73.4cm2220.2KN860KN满足要求经校核合格。3.2.4注射机模具厚度校核注射机模具厚度校核注射机规定的模具的最大与最小厚度是指模板闭合后达到规定锁模力时动模板到定模板的最大与最小距离。所以,所设计的模具的厚度必须要在注射机规定的模具最大与最小厚度范围内,否则将不可能获得规定的锁模力,当模具厚度小时,可以加垫板。根据要求模具的厚度必须满足HminHHmax式中:H 模具厚度 mmHmin 注射机允许的最小模具厚度 mmHmax 注射机允许的最大模具厚度 mm根据我们已选择的注射机得到Hmin=70mm;Hmax=200mm。根据已选择的中小型标准模架中的模板规格BoL为350350的模架,根据模架的布置方式,则模具闭合高度H为:H=176将数据代入式中得:H=176mm将上述的数据代入HminHHmax得:70176200满足不等式HminHHmax,符合要求。3.2.5注射机最大开模行程校核 模具开模后为了便于取出书简,要求有足够的开模距离,而注射机的开模行程是有限的,所以我们在设计是必须进行注射模开模行程的校核,在我们所选择的这个规格的注射机中开模最大行程为180mm。注射机的开模行程应大于模具开模时取出塑件(包括浇注系统)所需要的开模距离,即是必须满足下式:SkH1+H2+(5 10)式中:Sk 注射机行程 Sk=300mmH1 脱模距离(顶出距离)H1=5mmH2 塑件高度+浇注系统 H2=10+50=60mm所以H1+H2+(5 10)=5+50+10=65Sk=310mm能满足要求。通过上述校核得出该规格的注射机满足要求,因此,确定选择型号为:HTF86/TJ的注射机。3.3确定型腔数目和分模面的选择3.3.1确定型腔数目3.3.1 型腔数目的确定根据塑件生产批量及经济性,通过注射量及锁模力计算,可确定尽可能多的型腔数,以提高生产率。其型腔在一模中的数目确定方法见表三:序号确定依据确定方法说明1按塑件的经济性确定型腔数按总成型加工费用最小的原则,并忽略准备时间和试生产时的原材料费用,仅考虑模具费和成型加工费。其型腔数量,可用下式计算:N=式中 N每副模具型腔数; P计划生产总件数; Y单位小时模具加工费用(元h);T成型周期(min);c每个型腔模具加工费用(元);单型腔模具比多型腔模具制造成本低、周期短,所以批量较少的塑件,不宜采用多型腔特别是形状复杂、尺寸较大的、精度要求较高、小批量试生产的塑件应选用单型腔模具比较经济。2按注射机的最大注射量确定型腔数塑件的每次注射量总和不能超过注射机最大额定注射量的80,其计算方法是:N式中 N每台模具允许型腔数; V注射机最大注射量; Vj浇注系统凝料量; Vs单个塑件的容积;或质量(cm 或g) 若每次注射量总和大于注射机额定注射量,则型腔数应减小或采用单型腔;3按注射机额定锁模力确定型腔数按注射机额定锁模力确定所需设型腔数,可以按下式核算:N式中 F注射机额定锁模力(KN); P塑料对型腔平均压力(MPa);A浇注系统在分型面上的投影面积(cm);AZ单个塑件在分型面上的投影面积(cm);所确定的型腔个数总锁模力不应超过注射机额定锁模力,否则合模时,模具难以合严,有溢料产生,应减小型腔个数。4按制品精度要求确定型腔数型腔数越多精度越低,从满足精度要求出发型腔数可按下式确定:N2500-24式中 L塑件基本尺寸(mm); 塑件尺寸公差(mm); 单腔时,塑件可能达到尺寸公差(mm),其中聚甲醛为0.2、PE、PP、PC、PVC为0.05 ;1.根据经验,每增加一个型腔,其尺寸精度可降低4。2.一模一腔时,塑料公差聚甲醛为0.2,尼龙66为0。3,聚碳酸酯ABS,聚乙烯为0.05。3.对于高精度塑件,一模不能超过四腔。表三此塑件采用第二种方法确定型腔数目;按注射机的最大注射量确定型腔数;根据公式:NN5(取整)最终确定采用一模4腔的结构形式;所以取N = 4。符合设计要求,所以确定型腔数目为4个。3.3.2分模面的选择分模面为定模与动模的分界面。用于取出塑料件或浇注系统凝料的面。合理地选择分型面是使塑件能完好的成形的先决条件。选择分型面时,应从以下几个方面考虑:使塑件在开模后留在动模上;分型面的痕迹不影响塑件的外观;浇注系统,特别是浇口能合理的安排;使推杆痕迹不露在塑件外观表面上;使塑件易于脱模。根据对塑件的形状结构特殊,分型面的选择,应符合上述原则。然后我考虑塑件的形状,以及整体的设计,模具制造,加工要求,我选择一个平面分型面。第4章浇注系统和冷却系统设计4.1浇注系统设计4.1.1主流道的设计主流道的设计通常设计成梯形形,塑件所选择的塑料为ABS+PC材料,以便于凝料从主浇道中拔出,内壁的粗糙度一般为Ra=0.63m为防止主流道与喷嘴处溢料,主流道对接处紧密对接,主流道对接处应制成半球形凹坑。4.1.2分流道的设计1、分流道截面形状的选择分流道的截面形状有圆形、半圆形、矩形、梯形、V 形等多种。其中圆形截面最理想,使用越来越多。本次设计采用圆形截面。分流道的尺寸由公式:d=Tmax1.5式中:Tmax塑件最大壁厚d=51.56.5mm2、分绕道的布置形式分浇道的布置形式,取决于型腔的布局,其遵循的原则应是排列紧凑,能缩小模板尺寸,减小流程,锁模力力求平衡。分绕道的布置形式有平衡式和非平衡式两种,本次设计采用平衡式布置。3、分流道的表面粗糙度7分流道的表面不要求太光洁,表面粗糙度通常取为Ra=1.252.5m,这可以增加对外层塑料熔体的流动阻力,使外层塑料冷却皮层固定,形成绝热层,有利于保温。但为了保证脱模和分型,我们又必需保证表面的粗糙度不能过大以至于表面出现凹凸不平的现象,从而给脱模和分型都带来难度。所以我们在此选择分流道的表面粗糙度为Ra=1.5m。4.1.3浇口设计1、分流道与浇口的连接形式分流道与浇口的连接形式通常有斜面和圆弧连接等两种连接方式,根据我们型腔的排样方式和分流道的布置方式,分流道与浇口的连接地方选择在宽度方向连接更佳。但在宽度上的连接时候,由于斜面会使分流到逐渐变窄,那么不同阶段冷却较快,产生不必要的压力损失,而圆弧过渡的接口较斜面的宽,所以以上出现的缺陷能得到解决,所以分流道与浇口的连接选择为在宽度上的圆弧过渡连接。2、浇口形状的选择及其尺寸确定浇口是连接流道与型腔之间
收藏