注塑模发展方向

注塑模发展方向（精选12篇）

注塑模发展方向 篇1

前言

我国是一个发展中国家, 科技实力以及工业发展与国际上的先进国家还存在着一定的差距。模具行业是现代制造业的重要基础装备, 其在工业发展中起着非常重要的作用。高水平的模具行业是一个国家工业实力的重要体现, 塑料模具是在工业生产、生活中应用极为广泛的一种工业产品, 文章将就注塑模具在现今世界的发展方向进行一定的介绍。

1 注塑模具简介

注塑模具是一种生产塑胶制品的工具;也是赋予塑胶制品完整结构和精确尺寸的工具。注塑成型是批量生产某些形状复杂部件时用到的一种加工方法。具体指将受热融化的材料由高压射入模腔, 经冷却固化后, 得到成形品。注塑模具依成型特性区分为热固性塑胶模具、热塑性塑胶模具两种;依成型工艺区分为传塑模、吹塑模、铸塑模、热成型模、热压模 (压塑模) 、注射模等, 其中热压模以溢料方式又可分为溢式、半溢式、不溢式三种, 注射模以浇注系统又可分为冷流道模、热流道模两种;以按装卸方式可分为移动式、固定式两种。

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、调温系统、成型零件和结构零件组成。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。

注塑模具由动模和定模两部分组成, 动模安装在注射成型机的移动模板上, 定模安装在注射成型机的固定模板上。在注射成型时动模与定模闭合构成浇注系统和型腔, 开模时动模和定模分离以便取出塑料制品。为了减少繁重的模具设计和制造工作量, 注塑模大多采用了标准模架。

2 高品质的外观注塑模具

随着人民经济实力和生活水平的不断提高, 消费者对于工业产品的外观提出了更好的要求, 现今, 注塑模具正向着外观品质更高、外形更为炫酷以及色彩更为绚丽的方向发展, 这需要高品质的外观注塑模具的支持, 例如:双色注塑模具、高档饰纹模具等, 以此来满足消费者对于高品质注塑外观模具的需求。

2.1 双色注塑模具简介

双色注塑模具工作的主要原理是将塑化好的塑料分别装入到两个注塑机料筒中, 通过在注塑的过程中根据需要按照一定的顺序与模具型腔的转换来进行注塑作业, 从而形成在塑料外观中形成两种不同的颜色。对于双色注塑机的分类主要是根据其旋转机构的不同来进行分类的, 其主要分为:转盘式、转轴式、转塔式三种类型。

2.2 高档饰纹类注塑模具简介

此种注塑模具机主要应用于在注塑模具的表面产生一定的纹理, 使其产生一定的装饰作用, 由于其是在模具注塑的过程中生成的, 因此可以有效的避免了使用过程中由于剐蹭、磨损等对产品造成的影响, 同时可以使得产品的外观更为鲜亮、美观, 同时在注塑的过程中可以在产品的表面增添麻面、亚光面以及拉丝等效果, 从而增加手感并防止光线的反射, 从而起到保护眼睛的作用。应用此项注塑技术可以有效的展现平面装饰效果的腐蚀饰纹工艺和表现立体装饰效果的纹理雕刻工艺等。

2.3 高效生产注塑模具

模具注塑的主要是为了提高生产效率, 满足大规模集成化的生产而开发出来的, 如果其模具注塑的生产效率无法得到有效地提高将会严重制约企业的发展, 致使企业的生产成本极大的提高, 相关数据表明, 模具注塑在汽车内饰以及家电产品的外壳中占据着极大的比重, 为了提高模具注塑的生产效率, 可以使用高效的注塑模具生产技术, 在这一技术中主要具有:叠层注塑模具、自动化送料注塑模具等, 能够极大的提高模具注塑的生产效率。

2.3.1 叠层注塑模具

此种模具是一种与普通注塑模具大为不同的一种新型模具, 其通过在一副模具中将多个型腔在合模方向重叠布置, 简单来说, 此种技术就是将原来单一工序的注塑改变为多层模具叠放在一起进行注塑作业, 从而达到提高生产效率的目的。相较于单层的模具注塑通过采用此种技术能够使得注塑效率提升一倍甚至是多倍, 从而使得生产成本大为降低。

2.3.2 自动化送料注塑模具

随着科技与自动化技术的快速发展, 自动化在注塑模具中也得到的了大范围的应用, 其主要作用与注塑过程中的自动送网、送布、送膜片等环节, 主要采用的是对伺服电机进行控制来实现物料的自动输送, 其反馈是通过传感器来对物料的输送量进行测量, 从而实现物料的自动装夹, 通过采用机械手进行物件的去用可以确保注塑模具机能够快速化、连续化生产。

3 绿色制造在注塑模具中的应用

现今, 国家大力提倡节能增效, 倡导产业升级, 注塑行业在响应国家号召的基础上向着低碳、节能减排的方向快速发展, 其中, 高光免喷涂模具、一体注塑模具在其中占据着重要的地位。

3.1 高光免喷涂模具

此种模具制造技术主要的工作原理是通过在模具注塑的过程中使用高温来消除产品表面由熔接线、波纹等所带来的产品外观缺陷, 从而使得产品在表面产生与喷漆相同的镜面效果, 既减少了喷漆工序提高了效率, 又节省了资源。其具体方式是在注塑前与模具注入凝结的过程中提高温度至90~120°, 从而使得注塑的物料在凝固的过程中保持温度稳定, 使得物料能够在模具中具有较强的流动性, 较少甚至是消除熔接痕、气痕等缺陷, 从而使得模具产品表面具有较高的光亮度, 在完成了模具物料的注入后, 可以将加热系统与冷却系统进行快速的切换, 从而加快了模具物料的冷却速度。其中提供模具型腔加热的方式主要有:高温油加热、蒸汽加热、电热管加热、高频电磁感应加热等加热方式。

3.1.1 高温油加热方式。

此种加热方式所使用的加热介质为高温油, 同在模具上布设均衡的油路, 使之高温油能在管路中流动, 在模具空腔填充时注入热油来提高物料的流动性, 当注入完成后通入冷油来加速冷却。此种方式可以完成0~350℃范围的温度转换, 载热量大、热稳定性好, 但不足之处则是冷却速度稍显不足, 设备改造投入过大。

3.1.2 高温蒸汽的加热方式。

此种方式与高温油加热方式原理基本相同, 不同的是此种方式采用高温蒸汽作为加热的介质, 而冷却则采用的是冷水, 相较于高温油加热方式, 高温蒸汽的温度范围为0~160℃, 缺点是需要添加蒸汽锅炉来为加工提供蒸汽, 投入成本较为巨大。

此外加热方式还有电加热方式与高频电磁感应加热方式, 这两种方式都是通过电磁来对物料表面进行加热, 加热速度快, 冷却效果快, 可实现规模化集成化的发展。

3.2 一体注塑模具

将膜片、皮革、网、布料等表面装饰层与塑料结构本体一体注塑成形的模具统称为一体注塑模具。通过采用此种加工方式能够减少一些高污染的加工工序, 从而实现模具的快速、高效、绿色化的发展, 其主要具有的注塑技术有:模内转印、模内注塑、皮革/布料一体注塑等多种方式。

4 结束语

模具加工技术在工业中占据着重要的地位, 我国应当紧跟世界发展的步伐采用为环保、先进的方式来做好注塑模具技术的发展。

参考文献

[1]华昌.塑料成型工艺与模具设计[M].机械工业出版社, 2003.

[2]申开智.塑料成型模具[M].中国轻工业出版社, 2004.

[3]佩弦.塑料制品与模具设计[M].中国轻工业出版社, 2001.

注塑模发展方向 篇2

3D塑料打印机未来发展将呈一日千里态势

由于注塑成型设备的功能多样性的应用范围广泛，它将继续在加工机械中保持着最重要的地位，到2017年将占据机械销售市场的五分之二。3D塑料打印机将会是成长最快的塑料加工设备，从目前一个相对较小的市场现状扩大到加工生产的其他领域。

据Vicari预测，随着行业的发展，商业性3D打印机用户将能选择更多的塑料作为打印材料，为3D打印工业化部件开启更广阔的市场。他补充道，在以客户为导向的3D打印行业中，这样的趋势正在推进，能够打印一系列材料的混合式打印机已经出现。

制造商希望采用3D打印技术实现量产，但商业化3D打印行业对塑料材料的限制问题导致打印机供应商和生产商之间的关系变得紧张。

据勒克斯预计，至2025年3D打印机、可打印材料及打印部件的市场价值将增加4倍左右，达120亿美元。塑料技术目前优势仍然明显，占据2014年市场价值的90-95%，达30亿美元。工业化应用，如今已占90%的市场，将继续居于支配地位，但客户应用也将增加。

Vicari表示，塑料3D打印的一个主要限制因素是打印层之间胶结不良。供应商正试图通过采用加固物、黏胶层及表面处理等方式来解决这一问题。

勒克斯预测，专利期满将帮助推动3D打印的增长，开启更大的产能和花费较少的系统解决方案。新企业的不断涌现，既有供应商也有扩大销售、扩大产能的需求，因此这一行业兼并活动层出不穷。

比如3DSystems已收购50家公司。据Vicari估计，收购活动在其增长中占据一半以上。

3D打印的应用领域非常广泛，包括航空航天、医药、汽车、消费品市场、建筑和电子行业。零部件生产将是3D打印发展最快的领域，至2025年，其市场或达70亿美元。配方材料销售额将增至20亿美元，而打印机销售市值将达32亿美元。

注塑模发展方向 篇3

关键词：UG  注塑模  分模  风扇叶

中图分类号：TP391.72    文献标识码：A       文章编号：1674-098X（2014）10（c）-0075-01

UG软件具有较强大的CAD/CAM/CAE功能，其中MoldWizard模块的模具设计功能非常强大，是UG软件中设计注塑模具的专业模块。它提供了快捷的、易于使用的创建型腔、型芯、滑块、镶件的高级建模工具，并提供了相关联的3D实体效果。在注塑模设计过程中，模具型芯、型腔的确定至关重要，分模的方法是否合理直接影响到塑件的質量、模具的整体结构、模具的制造工艺以及模具的制造成本。该文借助UG MoldWizard模块对风扇叶进行分模，以此为例介绍UG MoldWizard模块的分模方法。

1 分型面的概念

模具上用以取出塑件和凝料的可分离的接触表面称为分型面。分模的目的是为了获得型芯与型腔，以分型面作为分界面要将工件分成两半，一半是型芯，另一半是型腔。这个分界面又由几部分组成，一部分是补片得到的面，它是填补产品内部的孔而得到的面;另一部分是分型面，它是扩展产品外围的面，以便能切割整个工件;再有就是抽取区域得到的产品的表面。将这些面合在一起，就可以将型芯与型腔分割开来。

2 分型面的选择原则

分型面应选在塑件外形最大轮廓处，只有这样才能使塑件从模具中顺利脱模。

分型面的选择应有利于塑件脱模。一般模具的脱模机构通常设置在动模一侧，模具开模后塑件应停留在动模一侧，以便顺利脱模。

分型面的选择应保证塑件的精度要求。

分型面的选择应使模具易于加工。

分型面的选择对成型面积的影响。

分型面的选择应有利于排气。

分型面的选择应考虑模具侧抽芯。

该例中的风扇叶的分型面定选择其外形最大处，然而其叶片是一个空间曲面，为保护叶片在成型过程中的质量、精度等，其分型面采用阶梯式，叶片由上下凹凸配合的两个叶片成型块组合获得，便于叶片成型块空间曲面的加工，保证叶片精度。在成型时，叶身可抱紧在成型芯上，使风叶保留在动模一方，便于风叶脱模和顶出。风叶上装配轴的由型芯成型，从加工和模具结构上保证其同轴度。分型面所留下的痕迹不在风叶表面，不影响风叶外观。不需要增设抽芯机构，使模具结构简化。可利用分型面进行排气，不必增设排气槽，有利于模塑时料的流动，提高制品质量。便于顶出机构的设置。

3 风扇叶注塑模分模方法

3.1 初始化项目

启动UG，打开风扇叶塑件，进入Mold  Wizard环境，初始化项目是项目路径、名称、以及材料选择、收缩率更改、项目单位设置，最终生成模具转配体结构的过程。该产品定义材料为ABS+PC同时给出相应材料的收缩率，点击确定完成自动生成一个克隆的模具总装配结构。

3.2 模具坐标系的确定

MoldWizard规定模具坐标原点位于动、定模板接触面的中心，而坐标主平面（XY平面）定义在分型面上，且Z的正方向指向定模侧。

3.3 定义成型工件

工件是变成成型零件之前的材料模胚。UG中的工件就是实际加工中的模胚，是一个能完全包容产品，且与产品有一定距离的体积块。该例采用UG程序推荐值，编辑开始和结束值分别为50、90。

3.4 模型的修补与分型

（1）开模方向的孔补片点击注塑模工具中的曲面补片，完成3个孔的补片。

（2）叶片补片使用条带构建器，选择扇叶边缘曲线，设置偏置距离为5 mm。接下来使用拉伸工具完成扇叶与竖直桶面的间距共6个。运用拉伸、求差工具对间距拉伸面进行修剪形成圆角状。将叶片条带面边缘沿Z轴负方向拉伸，过底部面即可。对碰穿面进行片体修剪，下部与底部圆面相平，接下来调用分割面将竖直桶面进行分割，调用注塑模工具中的现有曲面将所创建的碰穿面片体转为补片，完成叶片补片。

（3）分型：

①模型验证：进行面分析与区域分析。

②定义区域：点击定义区域自动创建区域，得型腔、型芯区域。

③编辑分型线：由于自动产生的分型线默认是以实体的最大截面处，本例增加了碰穿面片体选择底部的边缘为分型线。

④创建/编辑分型面：本例的分型面不是采用自动生成的分型面，而是用注塑模工具中的扩大曲面将底部环形面扩大进行修剪而得到。而后运用创建/编辑分型面中的添加现有曲面，选择刚才创建的扩大曲面，将其转化为分型面。

⑤创建型芯型腔：所有工作准备就绪，调用创建型芯型腔，自动创建型腔型芯即可。

在注塑模具的三维设计和数控加工的整个过程中，分模是一个既复杂又关键的问题。UG提供的Mold Wizard模块的功能非常强大，它为注塑模具设计人员进行高品质高效率的模具开发提供了强有力的工具。本文基于Mold Wizard模块平台，以风扇叶塑件为例，不仅给出了风扇叶的合理分模方法，而且详细的介绍了UG Mold Wizard模块的分模过程，具有一定的理论及实际应用价值。

参考文献

[1] 李俊文，陈玉莲，钟奇.基于UG的注塑模具设计分模方法[J].机械工程师，2011（1）：78-79.

[2] 邸红.UG在注塑模设计中的应用[J].橡塑技术与装备，2008，34（12）：44-47.

[3] 刘博，陈华明.UG NX5模具设计典型案例详解[M].北京：机械工业出版社，2008.

[4] 万小笠，常百.UG NX6.0模具设计基础入门与范例精通[M].北京：科学出版社，2009.

浅谈注塑模具技术的未来发展 篇4

关键词：注塑模具,技术发展,趋势

引言

高水准的模具制造是发展中国家工业实力的重要体现, 生活及工业生产中较为广泛的工业产品是塑料模具, 文章就注塑模具技术的发展方向进行分析。

1 注塑模具简介

塑胶制品离不开注塑模具, 而注塑模具由于其具备了完整结构及精确尺寸的特点, 能让形状复杂的部件进行批量生产加工。注塑成型是指材料经过高温融化后由高压射入模腔并冷却固化成为成形品的过程。模具按成形特性又分为两种:热固性塑胶模具和热塑性塑胶模具。依成形工艺又区分许多种, 如吹塑模、热成型模、热压模等, 而在依成形工艺中的热压模的方式又可以分为三种:溢式、半溢式、不溢式。注射模的浇注系统又分为冷流道模、热流道模两种, 如按装卸方式有移动及固定式两种[1]。

由于采用塑料品种的不同及成型形状成型条件等类型的不一样产生变化, 但是模具基本结构是一致的。模具具体是由浇注系统、调温系统、成型零件和结构零件组成。与塑料直接接触部分是浇注系统和成型零件, 而且是随着塑料的性能及制品形状而发生变化, 是塑模中要求最高的一部分。

动模和定模作为注塑模具的组成部分, 分别安装在注射成型机的固定模板及移动模板。在两模之间的闭合形成浇注系统和型腔, 开模时分开动模和定模, 方便取出塑料制品。为减少模具设计和制造量, 一般采用标准模架[2]。

2 高品质的外观注塑模具

外观是消费者对产品的第一印象, 目前中国的消费水平及生活水平的不断提高, 外观品质要求也相应提高, 外形趋向于炫酷以及色彩绚丽, 而这些高品质的外观需要模具设计及工艺成品质量的保证和支持。如双色注塑模具、高档饰纹模具等, 这些外观高品质的模具可以满足目前消费者的需求。

2.1 双色注塑模具

双色注塑机的旋转机构各不相同, 如转盘式、转轴式、转塔式。在双色注塑模具作业时只要将塑化好的塑料装进两个注塑机料筒中, 按照顺序及模具型腔的转换进行作业, 从而形成外观不同的颜色。

2.2 高档饰纹类注塑模具

纹理是在注塑模具表面应用生成, 具有一定的装饰作用。为了防止模具表面的纹理在生产过程中造成剐蹭、磨损等现象, 在模具注塑的过程中就已生成, 有效杜绝了这一现象, 同时可以让产品的外观更为鲜亮、美观。应用这种项注塑技术可以在平面装饰效果中表现立体装饰效果的纹理雕刻工艺等。

2.3 高效生产注塑模具

注塑模具是以大规模生产为基础而研发, 可以满足大规模的生产。如果研发出来的模具无法进行大批量生产, 对于企业来说, 严重制约其发展速度及质量, 导致企业生产成本提高。根据所查阅的相关资料, 特别是汽车及家电产品外壳所占比重, 叠层注塑模具和自动化送料注塑模具可以提高注塑模具的生产效率。

1) 叠层注塑模具。叠层注塑模具是一种新型模具, 和普通模具存在很大的不同。它是通过在一副模具中将多个型腔在合模方向重叠布置, 也就是将单一的工序注塑改为多层模具叠放形式放在一块进行作业。这种技术可以有效提高生产效率, 相对单层的模具, 对比倍数达到1倍以上, 同时也大幅降低了生产成本。

2) 自动化送料注塑模具。随着中国科技技术的不断提高, 自动化技术在注塑模具行业中的应用范围也非常广泛。自动化主要体现在注塑过程中的自动传送物料及通过传感器来对物料的输送量进行测量, 从而实现物料的自动装夹, 通过采用机械手进行物件的去用可以确保注塑模具机能够快速化、连续化生产。

3 绿色制造在注塑模具中的应用

如今, 国家大力提倡节能增效, 倡导产业升级, 注塑行业在响应国家号召的基础上向着低碳、节能减排的方向快速发展。其中, 高光免喷涂模具、一体注塑模具在其中占据着重要的地位。

3.1 高光免喷涂模具

此种模具制造技术主要的工作原理是通过在模具注塑的过程中使用高温来消除产品表面由熔接线、波纹等所带来的产品外观缺陷, 从而使得产品在表面产生与喷漆相同的镜面效果, 既减少了喷漆工序, 提高了效率, 又节省了资源。其具体方式是在注塑前与模具注入凝结的过程中提高温度至90°~120°, 从而使得注塑的物料在凝固的过程中保持温度稳定, 使得物料能够在模具中具有较强的流动性, 较少甚至是消除熔接痕、气痕等缺陷, 从而使得模具产品表面具有较高的光亮度, 在完成了模具物料的注入后, 可以将加热系统与冷却系统进行快速的切换, 从而加快了模具物料的冷却速度。其中提供模具型腔加热的方式主要有:高温油加热、蒸汽加热、电热管加热、高频电磁感应加热等[3]。

1) 高温油加热方式。此种加热方式所使用的加热介质为高温油, 同在模具上布设均衡的油路, 使之高温油能在管路中流动, 在模具空腔填充时注入热油来提高物料的流动性, 当注入完成后通入冷油来加速冷却。此种方式可以完成0~350℃范围的温度转换, 载热量大、热稳定性好, 但不足之处则是冷却速度稍显不足, 设备改造投入过大。

2) 高温蒸汽的加热方式。此种方式与高温油加热方式原理基本相同, 不同的是此种方式采用高温蒸汽作为加热的介质, 而冷却则采用的是冷水, 相较于高温油加热方式, 高温蒸汽的温度范围为0~160℃, 缺点是需要添加蒸汽锅炉来为加工提供蒸汽, 投入成本较为巨大。

此外加热方式还有电加热方式与高频电磁感应加热方式, 这两种方式都是通过电磁来对物料表面进行加热, 加热速度快, 冷却效果快, 可实现规模化集成化的发展。

3.2 一体注塑模具

将膜片、皮革、网、布料等表面装饰层与塑料结构本体一体注塑成形的模具统称为一体注塑模具。通过采用此种加工方式能够减少一些高污染的加工工序, 从而实现模具到产品快速、高效、绿色化的加工生产, 其主要具备的注塑技术方式有:模内转印、模内注塑、皮革/布料一体注塑等。

4 结语

模具技术尤其是注塑模具加工技术在工业中占据着重要地位, 我们应当紧跟世界发展的步伐, 采用先进、环保的技术方式来做好做精注塑模具。

参考文献

[1]华昌.塑料成型工艺与模具设计[M].北京:机械工业出版社, 2003.

[2]申开智.塑料成型模具[M].北京:中国轻工业出版社, 2004.

肥皂盒注塑模毕业设计 篇5

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1.1 模具市场发展趋势

模具，是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中，60％—80％的零部件都依靠模具成形，模具质量的高低决定着产品质量的高低，因此，模具被称之为“百业之母”。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。

模具生产的工艺水平及科技含量的高低，已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量、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。

我国模具工业的技术水平近年来也取得了长足的进步。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具上了一个新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件模具为代表，已能生产部分新型轿车的覆盖件模具。体现高水平制造技术的多工位级进模的覆盖面，已从电机、电器铁芯片模具，扩展到接插件、电子枪零件、空调器散热片等家电零件模具。在大型塑料模具方面，已能生产48英寸电视的塑壳模具、6.5K g大容量洗衣机全套塑料模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具。在精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模。其他类型的模具，例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等，也都达到了较高的水平，并可替代进口模具。

根据国内和国际模具市场的发展状况，有关专家预测，未来我国的模具经过行业结构调整后，将呈现十大发展趋势：一是模具日趋大型化；二是模具的精度将越来越高；三是多功能复合模具将进一步发展；四是热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高；五是气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将有较大发展；六是模具标准化和模具标准件的应用将日渐广泛；七是快速经济模具的前景十分广阔；八是压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求；九是塑料模具的比例将不断增大；十是模具技术含量将不断提高，中高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所导致的模具市场未来走势的变化

1.2 冲压模具的现状和技术发展

一、现状

改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；

中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。

随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一。

近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。

以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。

例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。

虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。

二、未来冲压模具制造技术发展趋势

模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：

1、全面推广CAD/CAM/CAE技术

模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实

现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。

2、高速铣削加工

国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。

3、模具扫描及数字化系统

高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。

4、电火花铣削加工

电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。

5、提高模具标准化程度

我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。

6、优质材料及先进表面处理技术

选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。

7、模具研磨抛光将自动化、智能化

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，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。

8、模具自动加工系统的发展

这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。

1.3冲压模具简介

一、概念

冲压模具--在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。冲压--是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。

冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。

二、分类

冲压模具的形式很多，一般可按以下几个主要特征分类：

1、根据工艺性质分类

(1)冲裁模 沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。

(2)弯曲模 使板料毛坯或其他坯料沿着直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。

(3)拉深模 是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。

(4)成形模 是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。

2、根据工序组合程度分类

(1)单工序模 压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具

(2)复合模 只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上

同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。

(3)级进模（也称连续模）在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。

3、根据产品的加工方法分类 根据产品加工方法的不同，可将模具分成冲剪模具、弯曲模具、抽制模具、成形模具和压缩模具等五大类。

(1)冲剪模具：是以剪切作用完成工作的，常用的形式有剪断冲模、下料冲模、冲孔冲模、修边冲模、整缘冲模、拉孔冲模和冲切模具。

(2)弯曲模具：是将平整的毛胚弯成一个角度的形状，视零件的形状、精度及生产量的多寡，有多种不同形式的模具，如普通弯曲冲模、凸轮弯曲冲模、卷边冲模、圆弧弯曲冲模、折弯冲缝冲模与扭曲冲模等。

(3)抽制模具：抽制模具是将平面毛胚制成有底无缝容器。

(4)成形模具：指用各种局部变形的方法来改变毛胚的形状，其形式有凸张成形冲模、卷缘成形冲模、颈缩成形冲模、孔凸缘成形冲模、圆缘成形冲模。

(5)压缩模具：是利用强大的压力，使金属毛胚流动变形，成为所需的形状，其种类有挤制冲模、压花冲模、压印冲模、端压冲模。

4、冲模也依工作性质,模具构造,模具材料三方面来分类。

三、特点

1.最重要的是有效率，生产率是惊人的。2.对人工的依赖较低，从而导致了成本的降低

3.安全隐患得到了控制，要知道一个成产型企业，安全是第一位的。如果控 制不好，是成本控制的第一阻碍。

4.根据设计的经验和技术的进步，可以生产更加精密的产品。

四、典型结构

通常模具是由二类零件组成:

第一类是工艺零件，这类零件直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触，包括有工作零件、定位零件、卸料与压料零件等。

第二类是结构零件，这类零件不直接参与完成工艺过程，也不和坯料有直接接触，只对模具完成工艺过程起保证作用，或对模具功能起完善作用，包括有导向零件、紧固零件、标准件及其它零件等。应该指出，不是

塑料注塑机成型技术应用 篇6

【关键词】 塑料制品 塑料注射成型 工艺技术

1 注塑工艺对液压系统的要求

注塑机的液压 系统主要分为合模和注射两部分。

合模部分要求有足够的锁模力，以保证注 塑时，在模具型腔内熔融塑料压力的作用下，模具不会分离。还要求有足够的流量以达到 要求的开合模速度，以减少空行程时间，缩短注塑周期。另外，还要具有保护模具的功能。

注塑部分对注塑制品的质量影响很大。它要对加进料筒的塑料进行预塑，并向模具内注入熔融的流 态塑料。注射后期要求保压，以便向模具内补 充因冷却收缩 所需的塑料。塑料件的质量和尺寸精度与注射压力、注射速度、塑料温度密切相关。

2 注射成型加工工艺特点

2.1 注射成型工艺的特点及其原理

第一，注射成型工艺技术能够生成形状复杂的塑料制品，其产品的尺寸及各种嵌件都比较精确，这种精密的注塑成型技术是领先其他技术的；其次，注射成型工艺技术在实际操作过程中自动化程度较高，这样不仅能够节约人力，而且大大提高了生产效率。

2.2 注射成型过程的工艺条件

第一，机筒、喷嘴和模具的温度要控制在合理范围内，适当的温度是塑料塑化质量的可靠保障。第二，塑化压力和注射压力在注塑成型过程中也很关键，掌握好压力是注塑模型质量的保障。第三，必须控制好成型周期，恰当的成型周期不仅能够调高塑料制品的质量，而且还能够缩短时间，提高效率。

塑料加工中的重要因素包括：温度、稠度、色料分布和熔体密度。一般是通过螺杆转动获得熔融塑料的能量，螺杆转动混炼在螺纹之间发生，塑性粒料表面被熔融塑化，当物料沿螺杆前进时，就重复着混合和剪切作用，直至塑料被完全熔融。

3 注射成型设备

目前在注塑成型行业机械设备比较繁多，按不同的外形可分为立式、卧式、角式和转盘式注射机。从其工作效能来看物料在机筒中被塑化的不同形式又可以分为柱塞式和螺桿式。大多数企业目前使用较为广泛的是单螺杆往复式注射机，这种注射成型机械设备的螺杆能够转动作业，而且其轴向往复能够提高注射塑料的搅拌效果。

3.1 合模装置

在成型过程中比较重要的工艺程序是合模。合模装置的主要功能是在承受住注射压力情况下闭合然后将制品取出。在现阶段生产实践中使用效果较好的合模装置有：肘杆式合模装置、液压式合模装置和液压一机械式合模装置。

3.2 注射装置

注射装置是熔融塑料达到一定程度，然后根据混合物配比将其注入产品成型模具，这个过程需要控制压力和速度以使塑料熔体能够顺利注入模具。目前来看在注塑生产工艺中采用的比较理想的注射装置是螺杆式预塑化器，该装置有很多优点，比如其熔融物质量恒定，能够保持高压和高速，而且还能够精确控制注射量，这些优点正是透明、薄壁制品和高生产速率所需要的。

4 液压系统设计及特点

塑料注射成型机液压系统是在满足注射工艺要求的条件下， 本着节能低耗的原则进行设计的。

液压系统中可以采用变频控制、真空自吸补油、比例压力控制等先进技术，因此它具有以下特点：

（1）能量消耗少，系统发热低。根据注射工艺多级注射速度的需要——注射速度可自动调节，以适应不同注射阶段的要求， 液压系统提供给注射机的工作流量必须是不断变化的。用传统的定量泵-流量阀来调节系统流量，在低速注射、慢速合模时，因电机、液压泵转速不变，即液压泵输出流量不变，就会有大量多余的压力油经溢流阀直接流回油箱，从而造成大量的能量浪费。

（2）系统成本低， 生产效率高。直压式合模机构结构简单，不需要设专门的调模机构， 对不同厚度的模具适应性好， 因此该机器的合模装置设计成直压式。但直压式合模装置给液压系统带来了生产效率与系统成本相互矛盾的问题。因直压式通过压力油直接锁模，所以液压缸直径大，如选择大流量高压泵来提高合模速度，液压泵和电机的成本将增高，能耗也很大；如选择小流量高压泵，合模速度将降低，从而影响到生产效率。

（3）阀门数量少，系统结构简单。根据注射机多级注射压力的要求 ，系统采用了比例压力控制。即用一个比例压力阀实现多级注射压力的控制。比例压力调节阀是通过将输入的信号电流转换成作用在阀芯上的力来控制系统压力的。因此通过改变输入信号大小，就可以方便地完成所有的压力控制 。与普通压力阀控制系统相比，比例压力控制系统简化了系统结构，减少了阀门数量，同时还具有控制精度高、压力转换平稳、无冲击、节能效果好等优点。

5 注射成型工艺调整方法

5.1 注射保压时间、冷却时间

根据实际生产实践，注射时间在设定时要略大于螺杆完成注射行程移动的时间。保压时间是根据产品厚度来设定的，一般来说薄壁产品在成型时不用保压，不同的厚度可设定不同的保压时间。冷却时间在生产过程中也是依据产品厚度、模具温度、材料性能设定的，在实际生产中结晶型聚合物的冷却时间一般要少于无定型聚合物所需的时间。

5.2 注射压力、速度

在注塑成型过程中注射压力要保持宜低不宜高的状态，因为注射压力只要能提供足够动力来满足注射速度、使熔体能够顺利充满型腔就好，过高的压力可能会使制品内产生内应力。注射速度是塑料产品外观质量的重要影响因素，要在综合考虑模具的几何结构、排气状况的基础上计算并设定合理的注射速度。

5.3 采用多级注射成型

注塑成型过程中要采用多级注射，一般来说产品需要三到四段的注射是比较合理的。这种多级注射成型技术是很可靠地，它结合了流道结构和模具排气状况等多种技术参数，经过缜密的计算得出的。

【参考文献】

[1]陈鼎元.塑料成型加工工艺初探[J].化学工程与装备；2008.9.

[2]李彩虹.塑料成型加工技术与装备的研究现状及发展[J].南京工业职业技术学院学报，2005.2.

汽车手柄气体辅助注塑模设计 篇7

气体辅助注塑成型技术的原理是利用高压气体在塑件内部产生中空截面, 利用气体保压代替塑料注射保压, 消除制品缩痕, 完成注射成型过程[1]。气体辅助注塑成型的工艺过程主要包括塑料熔体注射、气体注射、气体保压3个阶段。根据熔体注射量的不同, 又分为短射和满射两种方式, 在短射方式中, 气体首先推动熔体充满型腔, 然后保压;在满射方式中, 气体只起保压作用。

气体辅助注塑技术的优点主要有:

1.1 解决制件表面缩痕问题, 能够大大提高制件的表面质量。

1.2 局部加气道增厚可增加制件的强度和尺寸稳定性, 并降低制品内应力, 减少翘曲变形。

1.3 节约原材料, 最大可达35%~45%。

1.4 简化制品和模具设计, 降低模具加工难度。

1.5 降低模腔压力, 减小锁模力, 延长模具寿命。

1.6 冷却加快, 生产周期缩短。

气体辅助注塑成型技术与普通注塑成型工艺相比, 有着无可比拟的优势, 被誉为注塑成型工艺的一次革命, 在家电、汽车、家具、日常用品等几乎所有塑料制件领域得到广泛应用[2]。在家电领域, 电视机壳特别是大屏幕彩电前壳是最早也是最广泛采用气辅注塑成型技术的制品之一。

气辅成形模具与普通注塑模的构架基本一致, 然而, 由于在制件成型中引入气体, 气辅模具具有自身的特点。下面对实际生产中一副汽车手柄气体辅助注塑模具的设计进行介绍。

该汽车手柄材料为改性PP, 塑件重70g, 允许重量误差±5g。客户对塑件外观质量、重量以及配合尺寸要求较高。

2 气体辅助注塑模具的设计

塑件成型的注塑设备为普通注塑机, 和气体辅助相关的注塑设备有氮气发生器、气路管线、接头、气体控制器、平衡阀门等。其中气体控制器是控制注气时间和压力的装置, 它具有多组气路设计, 可同时控制多台注塑机的气辅生产。

本次介绍的气体辅助注塑模具采用1模2穴结构, 模具详细结构见图1。模具进胶口排布在模具侧面, 为了确保同一模具左右2个型腔进料量保持平衡, 特在模具上增加了进胶口平衡装置。主要目的是确保模具在注塑时平衡注塑压力, 塑料能均匀地流入左右型腔中, 成型后左右2边的零件重量差异小且均满足设计要求, 该模具采用的是满射注塑, 并以溢料腔辅助成形。

气辅成型模具, 对气针质量要求比较高, 气针质量的好坏直接影响模具注塑成型工艺的稳定和零件质量。气针的主要构成是由多个细小缝隙组成的圆柱体, 缝隙大小直接影响出气量。缝隙大, 则出气量大, 对注塑充模有利, 但缝隙太大会被溶胶堵塞, 出气量反而变小, 不利于成型。当前模具设计气针可在模具打开的情况下进行更换。为避免进气系统漏气, 本模具设计上均利用密封圈对下模芯和模芯固定板之间以及气针筒套部位进行密封。

1.定位圈;2.浇口套;3.上底板;4.定模镶块;5.定模板;6.动模镶块;7.动模板;8.矩形弹簧;9.顶板固定板;10.顶板;11.下底板;12.动模型芯;13.气动阀芯;14.溢料顶杆;15.浇口顶杆16.拉料杆;17.气针;18.气嘴进口19.气缸

3 气体辅助注塑成型工艺

本设计注塑模在150吨注塑机上工作。气体控制器与注塑机电信号连接, 注塑机开始注塑时, 气体辅助注塑控制器开始计时。注塑工艺为:注塑压力7Mpa, 注塑速度59m/s, 注塑位置30mm, 注塑时间4s, 注塑料温200~220℃。

3.1 气辅控制工艺

气体注入时间及注气压力等参数如图2所示。从图3中可以看出, 在射料刚刚结束时 (4s) , 吹气就已经开始 (4.1s) , 也就是说气辅控制器的延迟时间为4.1s。

图2所列时间都是以注料开始为计时零点。吹气总时间为25s, 其中气体保压为15s, 压力达到40P/Mpa。

3.2 溢料控制工艺

溢料腔控制的好坏成为该副模具的关键, 应把握好什么时候打开气动阀芯 (图3) , 以及什么时候关闭气动阀芯。气动阀芯由气缸控制, 气缸的控制信号与注塑机电信号连接, 在射胶前气动阀芯是关闭的。在高压气体进入瞬间, 气动阀芯打开, 型腔内没有来得及冷却的熔融物料, 在高压气体的推动下进入溢料腔。

溢料腔大小由制件的掏空率决定, 掏空率又由气辅控制工艺决定。在模具开发前期, 溢料腔大小的计算要准确。

在实际气辅注塑成型中, 保持左右2个模穴平衡最为关键, 否则, 会引起某个模穴的零件产生不良品。2个模穴的平衡主要涉及2个方面: (1) 注塑时达到2个模穴的的注塑压力相同, 从而确保进入2个模穴的塑料克重基本相同, 这样气体在进入2个模穴之前的数值是相同的。要做到这点, 就需要在分流道上设置可调整的阻尼块, 来调整阻尼块的位置, 以此来保证2模穴的注塑压力相等, 从而确保进入2个模穴的塑料克重基本相同。 (2) 气体压力的平衡, 氮气进入2个模穴之前经过分气, 利用手动调压阀调整2个模穴的气体压力。

在产品浇口背面, 由于远离浇口部位的塑料冷却时间较浇口部位短, 浇口位置局部冷却时间稍长于其它部位, 浇口部位背面易发生轻微凹陷。此时可以通过工艺途径即升高模具的温度来解决这个问题, 又因为产品有点吸腔, 最后的工艺是:定模接80~90℃的热水, 动模接循环水。

4 结语

气体辅助注射成型中由于气体穿透具有不稳定性, 在实际注塑成型中产品容易出现质量问题, 影响项目开发时间。所以模具设计前需要借助模流分析软件做相应的模流分析, 根据模流分析出来的结果对不满足要求的地方进行调整并再次利用模流分析软件分析, 直到调整到最佳设计状态为止, 从而最大程度上减少实际注塑成型中的不稳定因素。

参考文献

[1] (美) 埃弗里 (Jack Avery) , 杨卫民, 丁玉梅.气体辅助注射成型原理及应用[M].北京:化学工业出版社, 2003.

PVC斜四通管件注塑模设计 篇8

斜四通管塑料原材料为聚氯乙烯 (PVC) , 收缩率为0.4-0.6%, 生产批量为10万件。由于聚氯乙烯具有不易燃、高强度、耐气温变化等优点, 可用于制作防腐管道、涂塑电焊网、发泡板、绝缘电缆等。

2 模具结构设计

采用UG分析可知塑件体积为:V=597.36cm3, 单件重量:m=ρv≈806g。该模具涉及四个侧面抽芯, 结构较为复杂, 综合考虑模具设计为一模一腔。为满足塑件高光亮度的要求及提高成型效率, 采用直接浇口。同时为了防止与导柱导套发生干涉, 设计的凸凹模位置不在模板的中心位置。对该塑件结构形式分析, 分型面在塑件截面积最大处且最利于开模后取出塑件的平面上。

凸凹模用于成型塑件的内外表面。按其结构的不同可分为整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式和四壁镶嵌式四种。采用镶嵌式对复杂型腔的加工相对容易, 同时可避免采用同一材料, 并可利用拼接的间隙排气, 但刚度差易在塑件表面留下镶嵌块的拼接痕迹。由于该模具结构相对复杂, 又属于中小型模具, 外表面又要求一般, 所以凹模采用镶嵌式。塑件为四向抽芯, 所以型芯采用镶拼组合式。

模具结构图如图1所示。模具在工作过程中首先完成合模, 螺杆将熔融PVC塑料在高压下注入温度较低的模具内, 经过保压、冷却定型后开模。开模前, 液压缸1、2、3、4同时工作, 完成斜四通管的侧抽芯, 然后凹模完成分型, 最后推板推动顶杆将塑件顶出模具。PVC斜四通管塑件由于结构复杂、形状特别, 采用液压缸侧抽芯机构的方式来完成斜四通管的成型。模具投入使用后, 生产稳定, 塑件能达到用户要求。

(1-动模座板;2、9、12、18、24-内六角螺钉;3-动模座板;4-垫块;5-顶杆;6-水嘴;7-动模板;8-定模板;10-定模座板;11-定位圈;13-浇口套;14-导套;15-导柱;16-推杆固定板;17-推板;19-型芯;20-滑块;21-镶件;22-油缸固定板;23-油缸;25-油缸垫块)

摘要：系统介绍了排水用斜四通管接头注射模的整体结构, 其结构设计上采用侧抽芯机构, 同时还介绍了模具相关尺寸的计算和确定等, 模具经生产实践, 结构可靠, 生产的塑件达到要求。

关键词：PVC斜四通管,注射模,冷却系统

参考文献

[1]张增红, 熊小平.塑料注射成型 (第1版) [M].化学工业出版社, 2005:234-260.

[2]吴兆祥.模具材料及表面处理 (第1版) [M].机械工业出版社, 2004:87-107.

[3]许发樾.模具结构设计 (第1版) [M].机械工业出版社, 2004:98-139.

基于NX注塑模运动仿真分析 篇9

关键词：塑模,NX,仿真,干涉

(一) 引言

塑料制品使用的日益广泛, 使塑料模具渐渐成为了家用电器、汽车等领域中塑料制品的重要生产工具。为了提高模具质量, 缩短模具设计、制造周期, 降低生产成本, 塑料模具CAD技术已经被广泛的应用于模具设计与生产的全过程。

由于模具的结构复杂, 零件繁多, 导致在设计过程中会出现问题, 特别是各个零件之间易发生干涉。对模具运动过程中产生的干涉必须进行判断。虚拟运动仿真技术的应用可以模拟出模具的运动环节, 将生产过程中模具易发生的问题提前暴露出来, 而大部分模具复杂的结构给虚拟运动仿真带来了很大的不便。SIEMENS NX Mold Wizard模块不仅提供塑料模具的快速建模和分型, 而且它自带的Tooling Motion Simulation工具使设计者不需要对模具众多的零件设置大量的数据, 专业针对复杂模具的运动仿真和动态干涉检查, 直接提高了复杂模具的设计质量, 缩短了模具制造周期。

(二) 研究过程

以制造鼠标外壳为例, 应用SIEMENS NX Mold Wizard模块建立注塑模, 利用Tooling Motion Simulation工具来对鼠标外壳的注塑模作运动仿真的研究, 以及动态干涉检查。

1. 工作流程

基于NX的Mold Wizard模块, 建立注塑模3D模型, 根据机构不同的运动方式, 定义不同零件的运动类型, 系统则根据用户定义, 自动配置机构的运动参数, 模拟注塑模运动过程, 并在虚拟仿真中报出干涉, 提示用户进行修改, 其工作流程图如图1所示。

2. 注塑模3D设计

Mold Wizard是NX软件中设计注塑模具的专业模块, 它以模具三维实体零件参数全相关的技术, 提供了设计模具型芯、型腔、滑块、推杆、镶块、侧抽芯零件等模具三维实体模型的高级建模工具, 使模具设计中耗时、烦琐的操作变得更精确、便捷。使模具设计完成后产品自动更新相应的模具零件, 大大提高了模具设计师的工作效率。

鼠标注塑模设计过程为:设定缩水率为1.006, 工件大小为155mmX115mmX55mm, 创建分型线、分型面, 分型, 添加模架 (Mold Base) 为FUTABA_S的SA型3550, 和定位圈、浇口套、导柱导套、顶针等标准件 (Stand Part) 。设计好的模具如图2所示。

3. 定义运动仿真类型组件

选择运动参数, 定义开模行程为125mm, 和顶杆顶出距离为40mm, 如图3所示。

根据注塑模零件不同的运动方式, NX将其分为六种不同类型:定模, 动模, 顶出机构, 浇注系统, 推板, 如图3所示。根据注塑模的零部件在注射成型过程中的运动特点, 将其进行相应的定义: (1) 凹模, 定模固定板, 导柱, 浇口套, 定位圈, 锁紧螺钉组成的定模 (FIX) , 如图4所示; (2) 凸模, 动模固定板, 动模垫板, 支撑块导套, 锁紧螺钉组成的动模 (MOVE) , 如图5所示; (3) 顶出板, 顶出固定板, 顶出杆, 复位杆组成的顶出机构 (EJECTION) , 如图6所示; (4) 塑料产品 (PRODUCT) , 如图7所示。

4. 定义抽芯机构

抽芯机构是用于模具在开模动作中能够垂直于开合模方向或与开合模方向成一定角度滑动, 当产品结构在侧面有空或有凸凹时就采用滑块正常脱模。外孔或凹槽称为外抽, 内孔或内凹称为内抽。根据该鼠标的结构特点, 其注塑模有三个外抽机构, 两个内抽机构。在Mold Wizard的运动仿真工具中定义该注塑模的抽芯机构过程如下: (1) 定义滑块 (cam) ; (2) 定义滑块驱动部件 (cam driver) ; (3) 定义滑块滑动方向; (4) 确定后退止动的偏置距离; (5) 重命名定义的线性滑块; (6) 单击添加新集 (ADD NEW SET) ; (7) 单击Apply确定。定义后的结果如图8所示。

5. 仿真及动态干涉检查

注射模干涉指模具的零件机构在运动过程中发生碰撞, 注塑模中的干涉类型包括注塑模的装配干涉, 顶杆与滑块的干涉, 顶杆与水道的干涉等。注塑模的运动仿真可以让用户提前发现干涉位置, 并对其进行分析和修改, 整个过程可以以AVI的格式录制下来。

运行注塑模机构的运动仿真, 其干涉结果列于干涉列表中, 如图9所示。

根据列表中显示的干涉, 可以选择列表中的某一干涉, 进行分析, 相应的干涉区域在图形界面中以高亮形式显示, 图10高亮处为顶杆与滑块的相互干涉, 本例为两物体发生了相互接触。可对干涉结果进行分析, 修改。

(四) 总结

本文介绍了Siemens NX的注射模仿真系统, 并结合鼠标外壳体的实例进行分析。这不仅有利于设计人员模具设计之后直接进行仿真, 提高了模具整体设计效率, 而且清晰地反映了注塑模中各个构件的运动过程, 便于发现各个零件是否发生干涉, 如有干涉发生, 系统会自动指出干涉零件和干涉区域, 提示设计人员进行修改。

参考文献

[1]Sev.V.Naglingam, Grier C.I.Lin.Latest developments in CIM.Robotics and Computer Integrated Manufacturing, 2001[J], (15) :423-430.

[2]Teti.R, Kumara SRT.Intelligent computing methods for manufacturing.Annals of the CIRP 1997[J], 45 (2) :675-721.

[3]张云杰.UG模具设计实例教程[M], 清华大学出版社, 2008.

弹性卡爪塑件注塑模设计 篇10

关键词：弹性塑件,注射模,四次分型,点浇口

1 塑件成型工艺分析

如图1所示, 该塑件为一电气配件, 材料为POM, 收缩率为2.0%, 在熔融状态下具有良好的流动性, 其表观黏度主要受剪切速率影响, 是一种剪敏性材料。外观质量无严格要求, 塑件尺寸较小, 精度要求不高, 模具采用一模四腔, 结构是上端为一圆筒, 中间位置形状为倒锥形, 下端为具有弹性的卡爪, 卡爪位置的尺寸准9.6比中间位置处尺寸ф8.0尺寸大, 可以利用塑件卡爪位置本身的弹性进行脱模。

2 模具结构及设计

模具结构如图2所示, 模具采用三板模, 模架尺寸为300 mm×250 mm×310 mm。模具采用细水口浇口套, 锥面配合高度为25 mm且紧密贴合。根据浇口形式及塑件结构模具需4次分型才能取出浇注系统凝料和塑件, 每次分型距离都由限位螺钉控制。为保证塑件尺寸要求, 定模与动模的定位采用锥形定位块定位。

2.1 分型面的选择

设计分型面的目的是取出塑件及浇注系统凝料, 如图2模具结构所示, 在考虑塑件脱模时, 进行了两次分型, 第一次分型面是为保证塑件从动模中顺利顶出, 动模板与动模支撑板分离实现动模型芯与塑件分离;第二次是以该塑件较大轮廓准8处为动定模的分型面。在考虑浇注系统凝料脱模时, 也进行了两次分型, 第一次分型面选择在分流道推板和定模板之间, 第二次分型面选择在分流道推板与定模座板之间。

2.2 浇注系统设计

塑件外形尺寸较小, 根据塑件结构、材料及客户要求, 模具采用1模4腔的三板模结构及点浇口平衡进料。采用Moldflow软件对熔料进行流道分析, 得出最佳浇口数量和位置, 合理的流道系统形状, 并对浇口尺寸、流道尺寸进行优化。浇口套小端直径为准3.5 mm, 球面半径为SR21 mm, 内表面粗糙度为Ra0.4, 在主分流道末端位置安排了4根拉料杆将次分流道凝料拉出。

点浇口的设计尺寸注意事项如图3所示:

1) 浇口直径一般设计为0.3~2 mm, 常用浇口直径为0.5 mm、0.8 mm、1 mm、1.2 mm、1.5 mm, 浇口小能有效地增大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热, 从而导致熔体流动性增加, 利于填充, 故取偏小一点为好。

2) 距离产品边沿一般为0.8~3 mm, 常用边沿为1.5 mm、2 mm、2.5 mm、3 mm, 取偏大一点为好。

1.动模座板2.推板3.顶针固定板4.动模型芯5.隔套6, 19.弹簧7.动模仁8.尼龙钉9.定模仁10.浇口套11.浇道拉料杆12, 13, 28.限位螺钉14.定模座板15.分流道推板16.定模板17.动模板18动模支撑板20.复位杆21.限位块22.顶杆23.螺钉24.支承柱25.垃圾钉26.型芯压板27.限位导柱29.密封圈30.冷却水道31.定位块32.导套33.导柱

3) 为了便于浇口齐根拉断, 应该给浇口做一锥度α, 大小15°~20°左右。

4) 在定模板和定模仁里的次分流道被分为二部分, 定模仁部分直径必须小于定模板部分直径, 才能完成流道浇口的顺利脱模。

该模具浇口具体设计尺寸如图4所示。

2.3 成型零件的设计

模具的成型零件主要有定模仁、动模仁和动模型芯组成, 定模仁、动模仁用销钉和螺钉分别安装在动模板和动模板中;动模型芯与动模板的配合面为锥面, 锥度为10°, 如图5所示, 这样可保证配合面的密封性和准确性;型芯镶件用螺钉和销钉及压板将其安装到定模支撑板中。成型零件均采用进口S136材料制作, 该材料在热处理前具有良好的加工性能, 热处理后硬度达到50~56HRC, 具有良好的抛光性能和抗腐蚀性能。

动模型芯镶件上的卡槽和凹凸部位可采用电极电火花放电加工而成。动模型芯镶件上锥面及柱面部分可采用精车制作, 以满足装配精度要求。

3 模具工作过程

模具合模后安装在卧式注射机上, 在一定的注射压力的作用下, 通过喷嘴将塑料熔体沿浇注系统均匀地注射到模具的型腔中, 并将型腔中的气体从分型面及配合的间隙和排气槽中排出, 完成注射过程。在循环冷却系统的作用下, 熔体在型腔中冷却成型。模具开模过程如图6所示, 开模时动模后移, 由于尼龙锁的作用动定模不分型, 而是在分流道拉料杆的作用下从Ⅰ—Ⅰ处分型, 此时点浇口被拉断, 实现浇注凝料从定模板取出。动模继续移动一定距离后, 在限位螺钉的作用下, 分流道推板与定模座板分型即Ⅱ—Ⅱ处, 由分流道推板将浇注系统凝料脱离分流道拉杆。继续开模, 在弹簧的作用下, 先从Ⅲ—Ⅲ处分型, 实现动模型芯与塑件的脱离, 动模继续移动一段距离, 在限位螺钉的作用下, 动、定模分型如图示Ⅳ—Ⅳ处。动模继续移动, 当动模退到一定位置时, 动模内的推出机构在注射机顶出装置的作用下, 推杆将塑件卡爪部分产生弹性变形而从动模内推出, 至此完成一次注射过程。合模时推出机构靠复位杆复位, 从而准备下一次的注射。

4 结语

在三板模设计时要注意行程控制, 保证塑件及凝料能顺利取出;要对导柱长度和强度进行校核, 保证各移动分型的正常。该模具经生产实践验证, 模具结构设计合理, 脱模顺利, 动作平稳、可靠, 塑件质量好。

参考文献

[1]塑料模设计手册编写组.塑料模设计手册[M].北京:机械工业出版社, 2002.

[2]李德群, 唐志玉.中国模具设计大典[M].南昌:江西科学技术出版社, 2003.

[3]申开智.塑料成型模具[M].北京:中国轻工业出版社, 2000.

注塑模发展方向 篇11

【关键词】玻纤增强材料 成型工艺常见问题

玻纤增强热塑性塑料，是将玻纤与树脂熔融共混形成的。一般的复合材料的两组分的相容性较好，复合材料的性能便优越；而玻纤是无机化合物，与高分子树脂相容性本身就差，直接用做填料，会影响增强效果。为了取得与热塑性树脂较好的相容性，或者称与树脂形成较好的物理相牢固的界面，玻纤必须经界面处理剂(偶联剂)处理。在生产玻纤增强的塑料材料时，为了便于加工，常常加入一定剂量的润滑剂等物质。一般地，玻纤增强塑料相对于基体树脂，相对密度能增加6-20％；强度、耐热性等可增加0.5-3倍。

一、玻纤增强材料的特点

在塑料的塑化和注射过程中，玻璃纤维始终保持着固体状态不发生相变，不可避免的阻碍了物料的流动，降低了物料的流动性。确定工艺条件时要注意这些问题，采取相应的工艺，以免产生充模不足、熔接痕明显、纤维分布不均等缺陷。

玻纤增强树脂的收缩率一般比非增强的低1/4～1/2，且收缩率随料流方向的不同而有所不同，沿料流方向的收缩率小，垂直于料流方向的收缩率大，浇口处收缩小，远离浇口部分的收缩变化大。

受玻纤长径比在树脂中含量以及分布等的影响，树脂性能不稳定，给加工和产品最终表观质量和尺寸的均匀性带来一定的影响。玻璃纤维易浮于制品表面，使制品表面不光洁，影响制品外观。制品的表面光泽与型腔粗糙度、工艺条件有关，提高物料和模具温度、合理设置注射速率和注射压力，通常都有利于提高制品的表面光泽。

玻纤的加入虽然不会改变塑料的高分子结构，但会程度不同地改变塑料的物理性能：有些非吸湿性塑料加入玻纤增强后，会产生吸湿作用，为此，还需在成型之前进行干燥。

二、玻纤增强材料模具设计特点分析

热塑性增强塑料与普通塑料在产品设计及所使用的模具方面既具有相同点，又因增强材料的特性而具有一些不同点。

1.玻纤增强材料对应制品结构分析

塑料制品的各处壁厚都追求均匀化。制品的壁厚设计得均匀，就能够控制或克服在成型过程中因为壁厚过厚而造成的凹陷以及因为冷却不均而产生的变形（因为壁厚不均造成冷却不均）等缺陷。对于有特殊用途，而不能达到壁厚一致的情况下，在壁厚尺寸变化部位应采用过渡尺寸，不宜骤变。

如图1-a、1-b所示。

2.玻纤增强材料注塑模具结构分析

（1）浇口位置和数量

模具浇口位置和数量设计合理，可大大降低制品收缩的不均匀性。

玻璃增强材料由于收缩的不一致，还会造成纵、横向强度相差近一倍，且熔接线处形成强度差的薄弱环节[3]；玻纤材料制件易出现浮纤，浮纤是纤维表现在塑胶原材表面的现象，浮纤的程度受浇口位置的影响，会出现表面颜色不均匀的现象，这些现象在体积较大，颜色较深（例如黑色）的制件上体现较明显。因此设计模具时，要合理安排浇口数量和浇口位置，才能打出性能一致的制品。

由图1制品可见，浮纤是出现在没有进浇口的两侧，造成制品表面颜色不均。无论怎样调节工艺参数，也无法改善此现象。因此，考虑用改变浇口位置和数量来改善。如图2-a、2-b所示。

图2-b是在图2-a的基础上，加了两个进浇口之后的制品图，从图中可以明显地看出，它的表面比原本只有两个进浇口的制品（如图2-a所示）的表面均匀。由此现象可以总结出，进浇口的位置和数量影响到玻纤的众横取向以及浮纤的出现。

（2）脱模机构

由于玻纤增强材料的收缩率较低，在不宜设置脱模斜度的部位应充分考虑增加脱模力。一般的顶出采用顶杆、顶板或混合式。低收缩率使得包裹型芯的力量较小，在成型时容易出现粘前模现象，在设计时要注意克服这一问题。以上述制品为例，在未对模具修改前，发现制品粘前模，无论如何调整注塑工艺条件，都很难解决这一问题。因此，必须对模具进行修改。

图3-a、3-b为模具动模（型芯），从图3-b可以看到型芯侧面有一排小孔，这一方案是前期试模发现粘前模后，经过改模加上的，原本模具（图3-a）侧面没有这些小孔。当模具动模上没有这些小孔时，打出来的制品因为收缩率小，总是粘在前模上，使制品难以脱模；动模上加上这些小孔，是为了加大制品对动模的黏附力，使制品跟着动模一起走，防止制品总是粘在前模上。

三、玻纤增强材料成型工艺特点分析

1. 温度

下表列出了常用玻纤增强材料的使用温度。

从表1可以总结出：加了玻纤的材料的加工温度一般比没加玻纤增强的材料的使用温度高10-20℃。

2.注射工艺、保压参数的设定

使用玻纤材料的模具，最值得注意的是注射压力和注射速度。这两个因素直接影响制品的表观质量和尺寸要求。

从图4中很明显地可以看到，一个制品表面存在一排亮点，而另一个则不会存在这种现象。这两个制品射出参数的差异如下：

表2 射出界面的工艺参数

图4和表2显示，两个制品的射出工艺参数的变量只有注射压力。可见压力对制品的表观质量影响很大。注射压力过大就会在制品表面产生亮点，减小压力。但是注射压力小，制品的尺寸就会减小。因为客户既要求表观质量也对尺寸有偏差范围的控制。所以最后，也只能再通过修改模具来改善这个现象。

另外，保压压力和时间的设定可以防止熔体倒流，又可以调整模腔内熔体的密实程度。适当的保压可以提高制品质量。文中所举图例，使用的材料是PA/GF，由于PA/GF的粘度低、流动性较好（容易产生倒流），所以制品成型后需要提供保压。

四、玻纤材料常见其他缺陷分析及解决方法

玻纤材料注塑出来的制品经常存在脆、易断的现象（特别是小产品）。其原因可能是玻纤材料在注塑加工过程中受损了。因而为了防止玻纤损伤及取向，应严格控制注射压力与速度。

据观察，玻纤增强材料的制品很容易出现熔接痕，影响熔接痕强度的主要因素如下：①相汇融的熔体的相容性；②相汇融处熔体的压力。虽然相汇融处的熔体的压力可通过注塑工艺进行有效的调节；但相汇融材料的相容性受玻纤含量的影响，玻纤含量的高低及玻纤在复合材料中的分散性是决定因素。这些因素就要在选购材料时进行处理了。

五、总结

目前已广泛使用的纤维增强热塑性材料有增强聚酰胺类、增强聚烯烃类、增强聚苯乙烯类、增强聚甲醛、增强PBT、增强ABS、增强PC等等。热塑性[3]增强材料的众多优点，促使了应用领域的拓展，广泛应用于汽车工业、电器、电机、纺织配件及特殊用途等。

【参考文献】

[1]塑模设计手册编写组：塑料模设计手册，机械工业出版社，2002

[2]北京化工学院、天津轻工业学院：塑料成型模具，中国轻工业出版社，1982

[3]章学平：热塑性增强塑料，北京轻工业出版社，1984

[4]罗河胜：实用塑料手册，北京现代出版社，1997

[5]张志惠：塑料材料学，西北工业出版社，2005

注塑模冷却系统的CAE优化探析 篇12

关键词：注塑模,冷却系统,CAE

如今, 在众多工业领域, 塑料的应用范围逐步扩大, 成为了十分重要的工业物料。在塑料的制造过程中, 通常会选择一定的模具, 即注塑模具。模具冷却是制造塑料的关键阶段, 冷却效果影响着塑料成品的力学性能、尺寸大小以及变形程度等, 这个阶段所占时间最长, 由此可见, 冷却系统显得尤为重要, 它直接决定着注塑的生产效率, 对塑件质量有着很大影响。关于冷却系统的设计, 传统方法效率很低, 因此必须引进新的技术, 本文介绍一种计算机辅助工程技术, 即CAE技术。

1 冷却系统的重要意义

在注塑成型的过程中, 模具温度相当重要, 对塑料的质量有着直接影响, 必须将其控制在适当范围内, 只有如此, 才能使塑件的外观、尺寸、性能等得到良好的保障。在整个成型的过程中, 冷却时间占了近80%。可以说, 冷却系统的好坏很大程度上影响着成品质量。在模具冷却期内, 冷却时间过长或者过短都不利于塑件的形成, 从而影响工作效率, 因此, 为提升效益, 保证质量, 必须设计出一个高效的冷却系统。通过分析模具冷却系统对模具和制品温度场的影响, 优化冷却回路的布局, 以达到塑件快速、均衡冷却的目的。

2 CAE技术

模具结构不同, 工艺技术各异, 再加上熔体的流动性也是各有特色, 出现的问题也是五花八门, 不同程度地都加大了注塑成型的难度, 使其过程变得更为复杂。只依靠经验性的公式或者设计原则, 很难全面准确地把握这些因素, 而且, 塑料的材料在不断更新, 其质量要求也越来越高, 经验性的公式或原则往往不符合这些新发展。为此, 专业人员吸取国外经验, 开始将重点放在CAE技术的研究上。

CAE技术主要是对成型过程进行分析和仿真, 以便能够从微观角度定量地重新认识塑料的制成过程, 从而能够对模具设计进行优化, 对生产、工程加以有效控制。

总而言之, CAE技术的运用发挥着深远影响, 首先, 它能提前提供科学的数据资料, 为设计工作带来许多方便, 从而使设计方案更加完美。其次, 如果是人工操作, 可能会受经验限制, 或因工作失误而出现一些意外, CAE技术则能克服这些不足, 促进新产品、新工艺

的进一步发展, 以适应日益激烈的竞争环境。同时, 它也有利于提升操作人员对工艺参数影响制品性能的预测的准确率。

在塑料成型过程中, 因受力和热的作用, 常会发生一些相应的变化, 如果对这些变化认识不清, 很容易会影响到产品的质量, 而CAE技术通过对成型加工过程进行数值模拟, 实现了成型加工与计算机辅助技术的完美结合, 能够很好的保证产品的质量。因此该技术在当前工程领域很受重视。自我国引进该技术以来, 结合国内具体的状况, 研发出一套较为实用的注射成型过程计算机模拟系统, 对我国塑料加工工业和模具制造业有着积极影响。

3 CAE技术的优化

3.1 建立预测模型

CAE技术能够对塑料成型过程中的传热和流动性做较好的处理分析, 并对产品的外形、性能等因素进行有效预测, , 与传统方法相比, 具有较高的精确性。其缺陷在于, 模型过于复杂, 需要花费较长的时间计算, 直接应用于注塑成型的难度很大。作为一种新算法, 人工神经网络具有很多优越性, 如实时性、非线性等, 在诸多领域都得到了广泛应用。利用CAE的分析结果随机抽取数据对神经网络进行训练, 最终确定神经网络的各个参数和内部结构。二者结合形成的ANN模型, 既能把握好计算时间, 又能很好地反映出参数和质量间的关系。

3.2 优化工艺参数

通过建立神经网络的逆模型, 根据已有的质量指标可获得相应的工艺条件。遗传算法是一种以自然进化的机理为前提, 随机进行全局搜索的方法, 对自然界的繁殖变异等现象做了模拟。该算法借助一个具有潜在解的群体来完成相应的解空间的搜索工作, 对参数空间进行编译, 并通过选择、交叉引导整个搜索过程, 朝着最好的趋势发展。

3.3 质量控制

对注塑成型工艺的控制, 可通过模型参考自适应控制来完成。一般而言, 神经网络模型系统包括两个部分, 一是作为控制器实现对被控对象得到控制操作, 二是作为系统辨识器代替被控对象为神经网络控制器提供实际输出对控制矢量的偏导数。利用CAE的分析结果完成辨识器和控制器的建立工作, 并实现注塑成型过程控制仿真。在线测量通常会有一定的难度, 可在外层制品质量控制环内加一个神经网络, 作为制品质量预测器, 以便能够更好地完成对质量的在线控制。在现实应用中, 可将该方法结合SQC方法同时使用, 由SQC中的定时测量器对制品的质量进行调节, 以保证预测的准确度。CAE技术能够对各种控制方法产生的效果做实时考察, 建立更适合注塑成型过程的理论方法, 缩短计算时间, 节约成本。

4 结束语

如今, 注塑模技术越来越重要, 我国在这方面起步较晚, 总体水平显得很低。注塑制件的质量很大程度上取决于冷却系统, 冷却系统的设计不能再依靠以往的经验法, 而应采取一种符合当下的技术。CAE技术使模具设计更具有科学性和可靠性, 与相关理论结合, 有利于实现模具和工艺参数的自动优化。

参考文献

[1]陈乐平祝金丹唐磊.基于CAE的注塑模冷却系统设计[J].浙江纺织服装职业技术学院学报, 2010, , 21 (1) :137-139

[2]裘升东, 傅建刚.注塑模冷却系统的设计与优化[J].煤矿机械, 2009, 27 (11) :213-215

[3]贾颖莲, 何世松.Pro/E在注塑模具设计中的研究与应用[J].煤矿机械, 2007, 28 (5) :75-77.

[4]崔鸿斌.手机注塑模具冷却系统设计[J].塑料加工, 2007, 42 (3) :138—142.