何健铭053109231 文献综述

MP外盖注塑工艺及模具设计何健铭 1绪论塑料由于具有密度小、质量轻而强度高、刚度大、绝缘性着色性好、成型以便等长处,成为0世纪发展最快的行业之一,各色各样、形状颜色各异的塑料零件出目前我们的生产生活当中,以塑代钢、以塑代木已成为一种趋势。在塑料产品中,小型复杂零件占有相称的比例,其外形尺寸较小、形状较复杂、精度规定较高、模具设计制造困难,如果模具设计不合理注塑时成品率较低，其模具的设计开发在生产实际中占有重要的地位。塑料材料由于性能优秀,加工容易,在塑料、橡胶和合成纤维三大合成材料中,是产量最大、应用最广的高分子材料。目前,塑料材料的应用领域仍在进一步扩大，已经波及国民经济及人们生活的各个方面。高分子材料是通过制导致多种制品来实现其使用价值的,因此从应用角度来讲,以对高分子材料赋予形状为重要目的的成型加工技术有着重要的意义。高分子材料的重要成型措施有挤出成型、注射成型、吹塑成型、压延成型等,其中注射成型因可以生产和制造较为复杂的制品，在高分子材料的成型中始终占有极其重要的位置1。随着计算机技术的迅速发展,计算机辅助设计和制造在模具生产中已经得到普遍的应用,给模具带来了深刻变革。随之近年来塑料制品的应用越来越广泛,塑料模具行业得到了迅速发展，注塑模的需求量越来越大，规定也越来越高,复杂的塑料制品在汽车工业，平常用品领域,电子产品的使用也越来越广。本文旨在分析M4播放器外盖的注塑工艺及其模具设计2。. 注塑模模具设计及环节模具是以特定的构造形式通过一定方式使材料成型的一种工业产品,同步也是能成批生产出具有一定形状和尺寸规定的工业产品零部件的一种生产工具。大到飞机、汽车，小到茶杯、钉子，几乎所有的工业产品都必须依托模具成型。用模具生产制件所具有的高精度、高一致性、高生产率是任何其他加工措施所不能比拟的。模具在很大限度上决定着产品的质量、效益和新产品开发能力。因此模具又有“工业之母”的荣誉称号。设计环节:（1）对所设计模具之产品进行可行性分析,一方面将各组件产品图纸运用设计软件进行组立分析,即我们工作中所说的套图，保证在模具设计之前各产品图纸的对的性，以拟定重点尺寸。（2)在产品分析之后所要进行的工作,对产品进行分析采用什么样的模具构造，并对产品进行排工序,拟定各工序冲工内容,对每一工程所注塑的内容拟定好后,涉及在成型模中，产品材料厚度的内外线保存,以拟定凸凹模尺寸时使用。(3)依产品展开图进行备料，在图纸中拟定模板尺寸,涉及各固定板、卸料板、凸凹模、镶件等。（4）在备料完毕后即可全面进入模具图的绘制,在备料图纸中再制一份出来,进行各组件的绘制,如加入螺丝孔,导柱孔，定位孔等孔位,并且在冲孔模中多种孔需线切割的穿丝孔。(5)在以上图纸完毕之后,还需对模具图纸进行校对,将所有配件组立,对每一块不同的模具板制作不同的图层，并以同一基准如导柱孔等到进行模具组立分析,并将各工序产品展开图套入组立图中，保证各模板孔位一致以及折弯位置的上下模间隙配合与否对的。1.2注塑成型原理及其工艺过程塑料注射成型的基本原理就是运用塑料的可挤压性和可模塑性,一方面将松散的粒状或粒状成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化,使之成为粘流态熔体,然后在柱塞或螺杆的高压推动下,以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具总，通过一段时间的冷却定型后,启动模具可从模腔中脱出具有一定形状尺寸的塑料制件3。 塑件的注塑成型工艺过程重要涉及填充保压冷却脱模等4个阶段,这个阶段直接决定着制品的成型质量,并且这4个阶段是一种完整的持续过程。（)填充阶段填充是整个注塑循环过程中的第一步,时间从模具闭合开始注塑算起，到模具型腔填充到大概5%为止。理论上，填充时间越短,成型效率越高,但是实际中,成型时间或者注塑速度要受到诸多条件的制约。(2)保压阶段 保压阶段的作用是持续施加压力，压实熔体,增长塑料密度（增密),以补偿塑料的收缩行为。在保压过程中,由于模腔中已经填满塑料,背压较高。在保压压实过程中，注塑机螺杆仅能慢慢地向前作微小移动,塑料的流动速度也较为缓慢,这时的流动称作保压流动。由于在保压阶段，塑料受模壁冷却固化加快,熔体粘度增长也不久，因此模具型腔内的阻力很大。在保压的后期,材料密度持续增大,塑件也逐渐成型，保压阶段要始终持续到浇口固化封口为止，此时保压阶段的模腔压力达到最高值。(3)冷却阶段 在注塑成型模具中，冷却系统的设计非常重要。这是由于成型塑料制品只有冷却固化到一定刚性,脱模后才干避免塑料制品因受到外力而产生变形。由于冷却时间占整个成型周期约08,因此设计良好的冷却系统可以大幅缩短成型时间,提高注塑生产率，减少成本。设计不当的冷却系统会使成型时间拉长,增长成本;冷却不均匀更会进一步导致塑料制品的翘曲变形。（4)脱模阶段 脱模是一种注塑成型循环中的最后一种环节。虽然制品已经冷固成型,但脱模还是对制品的质量有很重要的影响,脱模方式不当，也许会导致产品在脱模时受力不均，顶出时引起产品变形等缺陷。脱模的方式重要有两种：顶杆脱模和脱料板脱模。设计模具时要根据产品的构造特点选择合适的脱模方式,以保证产品质量3。 图1.1注塑成型工艺过程图1.现代注塑模具设计的技术.31 计算机辅助技术 老式的塑料注射成型开发措施重要是尝试法，根据设计者有限的经验和比较简朴的计算公式进行产品和工艺开发。但是在注射成型生产实际中，塑料熔体的流动性能千差万别,制品和模具的构造千变万化，工艺条件各不相似,仅凭有限的经验和简朴的公式难以对这些因素作全面的考虑和解决,应用CA/AE/CAM技术从主线上变化了老式的产品开发和模具生产方式,大大提高了产品质量,缩短了产品开发周期,减少了生产成本,强有力地推动了模具行业的发展。现代的模具设计已不再像此前那样，只是通过单一的二维工程图纸来抽象的描述整副模具的装配状况和各个零部件的构造。CDE/AM等先进技术也逐渐进入了模具行业并受到了广泛的应用。塑料制品在现代生活与生产中的应用越来越广泛. 注塑成型由于生产效率高、产品质量稳定及成本低的特点已成为塑料制品的重要成型手段。塑料注塑模具设计制造的特点是:(1)小批量、多品种;(2)设计具有关联性；()原则化限度高；(4）经验性强。这些特点使得计算机辅助设计（ CAD）、辅助工程(）和辅助制造(CAM)技术已成为模具制造与使用公司必不可少的工具2。 目前模具行业常用的三维CAD造型软件如Pro/E，UG和CATIA等都带有专门的注塑模具设计模块,这些软件由于价格昂贵(每套软件商业价达到了几十万元人民币），仅仅大型的模具厂家才使用,而大的中小型公司要么采用二维设计,要么使用盗版软件。随着中国加入WO,这两种作法都将使公司失去国际竞争能力。二维CD软件设计效率非常低，二维视图的设计措施与后续三维曲面数控加工措施格格不入，并且不能为A分析提供初始数据。目前,国内注塑模具三维AD的研究重要集中在塑料制品造型、成型零件的自动生成等方面,真正基于商品化三维AD 软件的系统还没有报道2。1.3.1 CA技术其借助于有限元法、有限差分法和边界元法等数值计算措施,分析型腔中塑料的流动、保压和冷却过程，计算制品和模具的应力分布,预测制品的翘曲变形，并由此分析工艺条件、材料参数及模具构造对制品质量的影响，达到优化制品和模具构造、优选成型工艺参数的目的。模具工业中CE软件以Moldw软件为最具代表性,其可以对塑料的浇口位置、压力分布、冷却过程以及注射工艺条件等进行模拟分析。找出也许浮现的缺陷，提高一次试模的成功率,减少生产成本,缩短生产周期。将CAD技术和CE技术交互着使用,可以减轻设计者对经验的依赖限度,提高一次试模的提高一次试模的成功率，大大缩减模具设计的时间,减少成本,提高生产效率。塑料注射模E技术的发展也十分迅速,从上世纪0年代的一维流动和冷却分析到0年代的二维流动和冷却分析再到0年代的准三维流动和冷却分析,其应用范畴已扩展到保压分析、纤维分子取向和翘曲预测等领域并且成效卓著。1.3.模流分析智能化高科技的便携式消费电子产品更新换代周期的缩短,使注塑模具开发设计时间不断压缩,因而必须运用成熟的模流分析软件对模具设计进行前期的模拟分析,以得到最优的设计方案,进而指引模具的加工制造。Mole 3D是一款具有强大功能的专业注射成型模流分析软件,目前被广泛应用于注射成型领域的模具设计中。Moex 3hell能模拟塑料在注射成型过程中的充填与保压、成型冷却、纤维配向及塑料件翘曲分析。可此外搭配特殊模块,如仿真气辅注射成型(GAM)、多材质注射成型(CM）及反映注射成型（RIM）。此外,I接口模块可链接模型充填和构造分析数据,进一步评估塑料件构造和可制造性的交互作用。使用Moldx3D/Sel 可迅速预测成果。13热流道技术在欧美国家，注塑生产已经相称的依赖于热流道系统。目前在国内基本上没有使用热流道技术的模具目前已经很难出口,这也导致了诸多模具厂家对于热流道系统的意识上的转变。但是由于诸多外国进口的热流道系统价格比较贵,国内很大一部分厂家接受不了,因此就浮现了某些国产的商品化的热流道系统元件。热流道技术以无可比拟的优越性解决了冷流道中无法解决的问题，重要体目前生产成本，产品质量，生产工艺等方面。（1）冷流道中有冷凝料,会导致材料的挥霍。而热流道中不需要冷凝口，可以节省预料30%,减少成本30%。并且不需要后期加工,可全自动化生产,提高了生产效率200。(2）型腔内物料温度及压力均匀,塑件应力小,密度一致，提高产品的表面质量和力学性能,有效地变化大而薄的塑件的变形。（3）热流道系统的温度与喷嘴的温度相等，避免塑料在流道内表面冷凝现象，压力损耗小,对于深腔大制品型腔充模起到了较好的作用。且可实现多区温度控制，精确控制注塑工艺。1.4注塑模研究现状 注塑模具是生产多种工业产品的重要工艺装备,随着塑胶模具设计工业的迅速发展以及塑胶制品在航空、航太、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的规定越来越高,老式的塑胶模具设计措施已无法适应产品更新换代和提高质量的规定。电脑辅助工程（AE)技术已成为塑胶产品开发、模具设计及产品加工中这些单薄环节的最有效的路过。 模具CADCAM是改造老式模具生产方式的核心技术，是一项高科技、高效益的系统工程。它以计算机软件的形式，为公司提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员借助于计算机对产品性能、模具构造、成形工艺、数控加工及生产管理进行设计和优化。模具CAD/A/A技术能明显缩短模具设计与制造周期,减少生产成本和提高产品质量已成为模具界的共识7。塑料制品在平常社会中得到广泛运用，模具技术己成为衡量一种国家产品制造水平的重要标志之一。国内注塑模在质与量上均有了较快的发展。但是与国外的先进技术相比,国内尚有大部分公司仍然处在需要技术改造、技术创新、提高产品质量、加强现代化管理以及体制转轨的核心时期。有关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。目前,这3个省份的不少公司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平常生活有关的各个领域中得到了广泛的应用。塑料制品成形的措施虽然诸多,但最重要的措施是注塑成形,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。目前，国内模具生产厂点约有3万多家,从业人数8多万人。模具出口7.4亿美元，比的.9亿美元增长约50%，均居世界前列。,国内塑料模具总产值约300多亿元人民币,其中出口额约亿元人民币。除自产自用外,市场销售方面，中国塑料模具总需求约为313亿元人民币,国产模具总供应约为23亿元人民币,市场满足率为7.%。在国内,广东、上海、浙江、江苏、安徽是重要生产中心。广东占国内模具总产量的四成,注塑模具比例进一步上升，热流道模具和气辅模具水平进一步提高。中国塑料模具行业和国外先进水平相比,重要存在如下问题：（1)发展不平衡。 产品总体水平较低。虽然个别公司的产品已达到或接近国际先进水平,但总体来看,模具的精度、型腔表面的粗糙度、生产周期、寿命等指标与国外先进水平相比尚有较大差距。涉及生产方式和公司管理在内的总体水平与国外工业发达国家相比尚有以上的差距。(2)工艺装备落后。 虽然部分公司通过近几年的技术改造，工艺装备水平已经比较先进，有些三资公司的装备水平也并不落后于国外,但大部分公司的工艺装备仍比较落后。更重要的是，公司组织协调能力差,难以整合或调动社会资源为我所用,从而就难以承办比较大的项目。（3)大多数公司开发能力创新能力明显局限性。 一方面是技术人员比例低、水平不够高,另一方面是科研开发投入少；更重要的是观念落后，对创新和开发不够注重。模具生产技术水平的高下不仅是衡量一种国家产品制造水平高下的重要标志，并且在很大限度上决定着这个国家的产品质量、效益及新产品开发能力。国内目前的模具开发制造水平比国际先进水平至少相差，特别是大型、精密、复杂、长寿命模具的产需矛盾十分突出,已成为严重制约国内制造业发展的瓶颈。因此,近十余年来，国内对塑料注射成型技术也开展了系统而进一步的研究。华中科技大学、上海交通大学、郑州大学和南昌大学等都相继获得了可喜的成果。经历了从二维分析到三维分析,从实用化到商品化,从局部试点到大面积推广应用的进程,已成为塑料制品设计、模具构造优化和工程师培训的有力工具，HSAE仿真系统目前已在国内0多家工厂和学校推广应用8。.5注塑模将来的发展将来几年,随着电子电源产品的迅猛发展和塑料材料技术水平的提高,会有更多的塑料用于电子零部件的制造.从而实现电子产品的全塑料化。因此,理解塑料在MP4的应用及其模具设计对电子公司而言无疑具有重要意义9。注塑工艺及模具设计也在汽车工业,航天工业中扮演着越来越重要的角色。目前,国内工业生产的特点是产品的品种多、更新快和市场竞争剧烈,在这种状况下,顾客对模具制造的规定是交货期短、精度高、质理好、价格低，因此,模具工业的发展趋势是非常明显的。 塑料模中由于采用热流道技术，可以提高模具制造的生产效率和质量，并能大幅度节省制作的原材料和节省能源,因此广泛应用这项技术是塑料模的一大变革,国外模具已有一半用上了热流道技术,有的公司甚至已达80以上,效果十分明显。国内热流道模具也已经生产，有某些公司已达0%左右,但是从总上来看，比例还是很低,亟待发展。塑料模具行业中压铸模的比例将不断提高。随着车辆和电机等产品向轻量化方向发展，对压铸模的数量、寿命和复杂限度将提出越来越高的规定。随着以塑料代钢、以塑代木的发展和产品零件的精度和复杂限度的不断提高,塑料模具的比例将不断提高,其精度和复杂限度也将随着相应提高。国内的塑料模具行业要进一步发展多功能复合模具，一套多功能模具除了冲压成型零件外,还肩负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务。多色和多材质塑料成形模具也将有较快发展。这种塑料模具缩短了产品的生产周期，此后将在不同领域得到发展和应用。 在将来的D/CA技术的发展趋势中,逐渐向集成化、智能化、自动化、原则化、网络化、最优化的方向发展，为工业设计铺上一条平坦的道路。.6 课题研究意义随着全球经济化的发展,新的技术革命不断获得新的进展和突破，技术的奔腾发展已经成为推动世界经济增长的重要因素1。随着人们生活的水平提高，老式的守在电视机，电脑旁边观看影片已经不能满足了，目前最求的是在移动中享有快乐,随着旅游业服务业的发展,掌上影厅逐渐走进人们的生活。从开始的数字步读机,到MP3的浮现,再到MP4。它可以直接播放高品质视频、音频,也可以浏览图片以及作为移动硬盘、数字银行使用；更有产品还具有某些十分新颖、实用的功能,MP4播放器的最大优势在于体积小巧,携带以便,可以随时、随身播放视频。播放器外壳是保护MP4内部不被损坏的零件之一，从实用角度出发，播放器外壳具有足够的强度刚度，能承受一定的抗压力、音响设备以及电池工作散热引起的高温;从外观角度出发，播放器需要长时间的不变形、不褪色、不影响MP4的外观；重要原料与辅助材料均不得具有对人体有害的物质。本次设计基于U基本之上，UG是UGS公司开发的全球最具出名度的高品位A/CAE/CM软件之一。它被广泛地应用到模具设计与制造域，UG/lWizard模块实现了塑料模具的智能化设计，集成了大量实用的模具设计功能，又有丰富的模具原则数据库作为支撑，同步采用基于知识工程等技术。灵活地运用G软件提供的各项功能,采用合理的模具三维设计措施将极大提高模具设计的效率和质量在U平台下之因此可以高效、高质量地进行智能化模具三维设计,除了G提供了强大的功能和先进的模具设计措施之外，还得益于系统中大量的工程知识库,如：原则模架库、原则件库、典型模具机构库、塑料材质库、成型设备数据库、模具制造知识库等等,在这些知识库中大量融入了设计师的设计经验,这些经验对保证模具的设计质量是必不可少的0。参照文献1 邢文.注射成型技术进展现代塑料加工应用,.14(): -2 匡唐清p4播放器双色外壳的注塑模设计华东交通大学机电工程学院,.：11-1223黄虹 塑料成型加工与模具（第二版).北京:化学工业出版社,： 1-114 谭雪松,林晓新,温丽.新编塑料模具设计手册.人民邮电出版社，: 1151 李志锋, 张昌明.基于逆向工程的注塑模具设计研究,. 王军， 顾凌云.模流分析在电子产品模具设计中的应用.江苏联合职业技术学院无锡机电分院,(6) : 61-6）7 张玉龙,李萍.塑料专用料品种与性能M.化学工业出版社,10： 7071 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