PRO/E模具的浇注系统分析
PRO/E模具的浇注系统分析
1 引言
本次课题研究的是Z1E石材切割机罩壳的注塑模具设计，通过对课题的分析与设计，可以进一步加强对模具设计的认识，模具是汽车、电子、电器、航空、仪表、轻工、塑料、日用品等工业生产的重要工艺装备，模具工业是国民经济的基础工业。没有模具，就没有高质量的产品。用模具加工的零件，具有生产率高、质量好、节约材料、成本低等一系列优点。因此已经成为现代工业生产的重要手段和工艺发展方向。因此，模具技术，特别是制造精密、复杂、大型模具的技术，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。
国内注塑模的现状及发展趋势，表现为以下方面，塑料制品在日常社会中得到广泛利用，国内注塑模在质与量上都有了较快的发展。但是与国外的先进技术相比，我国还有大部分企业仍然处于需要技术改造、技术创新、提高产品质量、加强现代化管理以及体制转轨的关键时期。关于全国塑料加工业区域分布，珠三角、长三角的塑料制品加工业位居前列，浙江、江苏和广东塑料模具产值在全国模具总产值中的比例也占到70％。现在，这3个省份的不少企业已意识到塑模业的无限商机，正积极组织模具产品的开发制造。塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用。塑料制品成形的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料模具市场中塑料成形模具产量中约半数是注塑模具。注塑模具在量和质方面都有较快的发展，我国最大的注塑模具单套重量己超过50吨，最精密的注塑模具精度己达到2微米。制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在CAD/CAM技术得到普及的同时， CAE技术应用越来越广，以 CAD/CAM/CAE一体化得到发展，模具新结构、新品种、新工艺、新材料的创新成果不断涌现，特别是汽车、家电等工业快速发展，使得注塑模的发展迅猛。
随着人类社会的不断进步，模具必然会向更广泛的领域和更高水平发展。现在，能把握机遇、开拓市场，不断发现新的增长点的模具企业和能生产高技术含量模具企业的业务很是红火，利润水平和职工收入都很好。因此，模具企业应把握这个趋向，不断提高综合素质和国际竞争力。同时随着市场的发展，塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展，因此对模具的要求也越来越高。为了满足市场需要，未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工都必将有较快发展。超大型、超精密、长寿命、高效模具；多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之将产生一些特殊的、更为先进的加工方法。各种模具型腔表面处理技术，如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。
2 塑料产品的分析
2.1 塑料产品的结构性分析
石材切割机零件模型如下图所示：
图2.1.1三维模型
由图可知此零件外形较为复杂，由筒状主体和外部把手连接而成，筒状部分为对称结构，外部把手为不规则结构，需合理设计，也是整个设计的难点。塑件整体长度为140mm，筒部截面为椭圆，其长半轴为40mm,短半轴为35mm，壁厚3.5mm， 壳体注塑成型后，表面光滑粗糙值控制在1.6um以下，尺寸与形位精度控制7级公差范围内，注塑件无气孔等缺陷，模具寿命达到50万次。另外，筒部下部有两个通孔，如下图所示：
图2.1.2底部通孔
该零件设计时要注意有侧型芯的设计，显然上下直接开模无法成型这两个孔，所以这里可以采用斜导柱抽芯机构。先抽芯形成两个孔，再拉出塑件完成整个过程。
2.2 塑料产品的材料分析
经综合分析，本设计中选用ABS为制件材料。ABS无毒、无味、呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽。密度为1.02~1.05g/cm³。ABS有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱和酸类对ABS几乎无影响。ABS不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易与成型加工，经过调色可配成任何颜色。ABS的缺点是耐热性不高，连续工作温度为70ºC左右，热变形温度为93ºC左右，且耐气候性差，在紫外线作用下易发脆。ABS在升温时粘度增高，所以成型压力高，故塑件上的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；ABS易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量少浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。该塑料的主要特性如下：
密度：1030-1070kg.m^3
收缩率：0.3-0.8%
模具温度：50-80℃
注射压力60-100MPa
最大不溢料间隙：0.04mm
主要浇注特性如下：
1.浇口附近易产生熔接痕
2.推出力过大时塑件容易产生“发白”
3.流动性中等
使用ABS塑料进行设计时要注意的方面：
1.注意选择浇口位置，保证塑件强度
2.合理设置推杆位置
3.需采用较高的料温，模温和注射压力
4.浇注系统流动阻力小，防止浇口处产生熔体破裂
ABS的注射成型工艺参数:
注塑机类型：螺杆式
喷嘴形式： 通用式
料筒一区 150——170
料筒二区 180——190
料筒三区 200——210
喷嘴温度 180——190
模具温度 50——70
注塑压 60——100
保压 40——60
注塑时间 2——5
保压时间 5——10
冷却时间 5——15
周期 15——30
后处理 红外线烘箱
温度 （70）
时间 （0.3——1）
3 模具设计整体方案的选择
该产品的形状较为复杂，且底部有两个通孔，将采用斜导柱抽芯的方案进行设计。同时由于把手的存在与不规则性，采用直接抽芯的方案不可行，经过老师的指导以及我自己的思考，得到了一个解决方案，如下图所示：
1 引言
本次课题研究的是Z1E石材切割机罩壳的注塑模具设计，通过对课题的分析与设计，可以进一步加强对模具设计的认识，模具是汽车、电子、电器、航空、仪表、轻工、塑料、日用品等工业生产的重要工艺装备，模具工业是国民经济的基础工业。没有模具，就没有高质量的产品。用模具加工的零件，具有生产率高、质量好、节约材料、成本低等一系列优点。因此已经成为现代工业生产的重要手段和工艺发展方向。因此，模具技术，特别是制造精密、复杂、大型模具的技术，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。
国内注塑模的现状及发展趋势，表现为以下方面，塑料制品在日常社会中得到广泛利用，国内注塑模在质与量上都有了较快的发展。但是与国外的先进技术相比，我国还有大部分企业仍然处于需要技术改造、技术创新、提高产品质量、加强现代化管理以及体制转轨的关键时期。关于全国塑料加工业区域分布，珠三角、长三角的塑料制品加工业位居前列，浙江、江苏和广东塑料模具产值在全国模具总产值中的比例也占到70％。现在，这3个省份的不少企业已意识到塑模业的无限商机，正积极组织模具产品的开发制造。塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用。塑料制品成形的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料模具市场中塑料成形模具产量中约半数是注塑模具。注塑模具在量和质方面都有较快的发展，我国最大的注塑模具单套重量己超过50吨，最精密的注塑模具精度己达到2微米。制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在CAD/CAM技术得到普及的同时， CAE技术应用越来越广，以 CAD/CAM/CAE一体化得到发展，模具新结构、新品种、新工艺、新材料的创新成果不断涌现，特别是汽车、家电等工业快速发展，使得注塑模的发展迅猛。
随着人类社会的不断进步，模具必然会向更广泛的领域和更高水平发展。现在，能把握机遇、开拓市场，不断发现新的增长点的模具企业和能生产高技术含量模具企业的业务很是红火，利润水平和职工收入都很好。因此，模具企业应把握这个趋向，不断提高综合素质和国际竞争力。同时随着市场的发展，塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展，因此对模具的要求也越来越高。为了满足市场需要，未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工都必将有较快发展。超大型、超精密、长寿命、高效模具；多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之将产生一些特殊的、更为先进的加工方法。各种模具型腔表面处理技术，如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。
2 塑料产品的分析
2.1 塑料产品的结构性分析
石材切割机零件模型如下图所示：
图2.1.1三维模型
由图可知此零件外形较为复杂，由筒状主体和外部把手连接而成，筒状部分为对称结构，外部把手为不规则结构，需合理设计，也是整个设计的难点。塑件整体长度为140mm，筒部截面为椭圆，其长半轴为40mm,短半轴为35mm，壁厚3.5mm， 壳体注塑成型后，表面光滑粗糙值控制在1.6um以下，尺寸与形位精度控制7级公差范围内，注塑件无气孔等缺陷，模具寿命达到50万次。另外，筒部下部有两个通孔，如下图所示：
图2.1.2底部通孔
该零件设计时要注意有侧型芯的设计，显然上下直接开模无法成型这两个孔，所以这里可以采用斜导柱抽芯机构。先抽芯形成两个孔，再拉出塑件完成整个过程。
2.2 塑料产品的材料分析
经综合分析，本设计中选用ABS为制件材料。ABS无毒、无味、呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽。密度为1.02~1.05g/cm³。ABS有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱和酸类对ABS几乎无影响。ABS不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性，易与成型加工，经过调色可配成任何颜色。ABS的缺点是耐热性不高，连续工作温度为70ºC左右，热变形温度为93ºC左右，且耐气候性差，在紫外线作用下易发脆。ABS在升温时粘度增高，所以成型压力高，故塑件上的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；ABS易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量少浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。该塑料的主要特性如下：
密度：1030-1070kg.m^3
收缩率：0.3-0.8%
模具温度：50-80℃
注射压力60-100MPa
最大不溢料间隙：0.04mm
主要浇注特性如下：
1.浇口附近易产生熔接痕
2.推出力过大时塑件容易产生“发白”
3.流动性中等
使用ABS塑料进行设计时要注意的方面：
1.注意选择浇口位置，保证塑件强度
2.合理设置推杆位置
3.需采用较高的料温，模温和注射压力
4.浇注系统流动阻力小，防止浇口处产生熔体破裂
ABS的注射成型工艺参数:
注塑机类型：螺杆式
喷嘴形式： 通用式
料筒一区 150——170
料筒二区 180——190
料筒三区 200——210
喷嘴温度 180——190
模具温度 50——70
注塑压 60——100
保压 40——60
注塑时间 2——5
保压时间 5——10
冷却时间 5——15
周期 15——30
后处理 红外线烘箱
温度 （70）
时间 （0.3——1）
3 模具设计整体方案的选择
该产品的形状较为复杂，且底部有两个通孔，将采用斜导柱抽芯的方案进行设计。同时由于把手的存在与不规则性，采用直接抽芯的方案不可行，经过老师的指导以及我自己的思考，得到了一个解决方案，如下图所示：
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