在现代化工业生产中

1前言在现代化工业生产中,60%～90%的工业产品需使用模具加工,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,其中汽车、电子、通信、轻工、石化、建筑等行业尤为突出。据国际生产技术协会预测,21世纪,机械制造工业零件粗加工的75%和精加工的50%都将依靠模具完成，模具工业已成为国际经济的重要基础工业。据统计,目前国内已有超过17000多个模具生产厂家(未包括香港、澳门及台湾地区),从业人数约50多万。模具工业总产值年年增加。在模具工业的总产值中,冲压模具约占50%,塑料模具约占33%,压铸模具约占6%,其他各类模具约占11%，而塑料模具中有20～30％是注塑模具，此次我们的毕业设计就选择了塑料模具中的注射模具设计。另外30年前还比较陌生的塑料现在已经闯进了工农业生产、国防军工和日常生活的各个领域。作为一种原料易得、性能优越、加工方便、价格低廉的有机合成材料，获得了超过金属的发展速度。工程塑料的发展及应用也进一步促进了模具工业的飞速发展。在我国现阶段，更将发展工程塑料作为“十五”期间的重点，加紧力度改革工程塑料的研发体系，以推动工程塑料的全面发展。注射成形作为塑料加工中重要的成形方法之一,已发展和运用得相当成熟,且应用得非常普遍。但随着塑料制品应用的日益广泛,人们对其在精度、形状、功能和成本等方面提出了更高的要求,因而在传统注射成形技术的基础上,又发展出了一些新的注射成形工艺,如气体辅助注射、多点进料注射、层状注射、熔芯注射、低压注射等,以满足不同领域的需求。所有这些均需要注塑模具设计与制造体系做出相应的调整以满足成形要求。作为一个机械类的学生，学习模具的基础知识并尝试进行一些设计也是必要的事情，既可以对自己既往所学的知识进行系统的应用，也熟悉了模具设计的基本流程，从而为以后的工作打下基础。2DELL电脑部件注塑模具的设计工程技术学院02机械设计制造及其自动化陈嘉嘉学号：2002111015【摘要】本论文的主要内容为DELL公司电脑部件的注塑模具中对部件序号为DH205的设计，部件为壳体的外型。首先获得产品部件的外型实体模型（原外型设计运用Pro/ENGINEER建模），进行数据交换后存为STEP文件,然后利用UGNX3.0和UGMOLDWIZARD模块完成模具的设计，再进行CAE分析，主要是用塑料顾问对其进行模流分析和MSC进行模具顶杆的受力分析，通过不断分析改进和修整，使设计达到要求；通过所有检验后，完成注塑模具所有零件的零件图和模架的装配图。【关键词】注塑模、UGNX3.0、UGMOLDWIZARD.MoldflowPlasticAdvisers.MSC.patran【教师点评】该同学在DELL电脑部件DH205的注塑模具设计过程中，经过认真调研和方案论证，确定了具体模具设计方案，对模具产品的可行性和工艺进行了详细分析。采用UG等软件完成模具的设计，并采用塑料顾问及MSC软件进行模流分析和受力分析，经过不断改进和修正使设计结果达到要求。该同学以认真负责的工作态度出色的完成了整个注塑模具设计的全过程，具备了设计人员应有的基本素质和能力。点评教师:胡琳教授InjectionMoldDesignforthePartofDELLComputer【Abstract】ThisthesismainlyintroducethedesignforthepartofDellcorporationcoputerInjectionmold.Thepartisashell.Thepartno..isDH205.TheprocessofthedesignisthatfirstlysavingtheSTEPfileofthepartmodelwhichhasbeendesignedbyDELLcorporation(thepartsolidmodeliscreatedbyPro/ENGINEERWILDFIRE).ThenusetheUGNX3.0andUGMOLDWIZARDtofinishthedesignofmold,atlast,useMOLDFLOWPLASTICSADVISERStodomoldflowanalysisanduseMSC.patrantochecktheintensityoftheenjectpin.Thefinishedmoldcontainstwocavities.Ifthemoldpassallchecks,thenfinishthedrawingsofallpartsandthessemblydrawingabouttheinjectionmold.Atlastwriteouttheessay.【KeyWords】Injectionmold.UGNX3.0.UGMOLDWIZARD.MoldflowPlasticAdvisers.MSC.patran1.概述1.1我国塑料模具工业的发展现状塑料具有很多优良的性能和特点，因而近年来在各领域得到了越来越广泛的应用。作为塑料制造业的支柱产业——塑料模具的设计与制造也得到了空前的发展。据统计,目前国内已有超过17000多个模具生产厂家(未包括香港、澳门及台湾地区),从业人数约50多万。模具工业总产值年年增加。在模具工业的总产值中,冲压模具约占50%,塑料模具约占33%,压铸模3具约占6%,其他各类模具约占11%，而塑料模具中有20～30％是注塑模具。注射成形作为塑料加工中重要的成形方法之一,已发展和运用得相当成熟,且应用得非常普遍。但随着塑料制品应用的日益广泛,人们对其在精度、形状、功能和成本等方面提出了更高的要求,因而在传统注射成形技术的基础上,又发展出了一些新的注射成形工艺,如气体辅助注射、多点进料注射、层状注射、熔芯注射、低压注射等,以满足不同领域的需求。所有这些均需要注塑模具设计与制造体系做出相应的调整以满足成形要求。随着工业技术不断向前发展，要求模具在更苛刻、更高速度的工作条件下，对模具的精度越来越高，使用寿命越来越长。为了满足这些要求，国内外都在模具材料的研究和开发上作了巨大的努力，也在这方面取得了不少成果。经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。近10年来，中国模具工业的一直以每年15%左右的增长速度快速发展。虽然中国模具工业发展迅速，但与需求相比，显然供不应求，其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面，中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距，因此，每年需要大量进口模具。1.2我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。未来国内外塑性模具的制造技术和成型技术的发展趋势如下：1)在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术；2)快速原型制造及相关技术将得到更好地发展；3)高速铣削加工将得到更广泛地应用；4)在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型术；5)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；6)发展优质模具材料和先进的表面处理技术；7)电火花加工技术将得到发展；8)超精加工和复合加工将得到发展；9)研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；10)虚拟技术将得到发展；11)模具自动加工系统的研制和发展；12)热流道技术将得到推广；413)模具高速扫描及数字化系统将在逆向工程中发挥更大作用。2.注塑工艺分析及成型方法简介2.1工艺分析2.1.1塑料简介塑料已经变得越来越普遍了，其成分也变得越来越复杂，主要包括以下几种成分。1.树脂树脂是塑料中必不可少的成分。树脂的主要作用是将塑料的其他成分加以粘合，并决定塑料的类型（热塑性或热固性）和主要性能，如机械、物理、电、化学性能等。塑料中的树脂主要是合成树脂，其次是纤维树脂（醚），很少用天然树脂（松香、虫胶、沥青等）。树脂在塑料中的比例一般为40～65％。2.填充剂填充剂又称填料，它是塑料中的另一重要但并非必要的成分。在许多情况下，填充剂所起的作用并不必树脂小。因此正确地选择填充剂可以改善塑料的性能和扩大它的使用范围。填充剂既有增量作用又有改性效果。填充剂可分为无机填料和有机填料；按其形状可分为粉状的、纤维状的、和层状的。粉状填料有木粉、纸浆、硅藻土、大理石粉、滑石粉、云母粉、石棉粉、高岭土、石墨、金属粉等；纤维状填料有棉花、亚麻、石棉纤维、玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、金属须等；层状填料有纸张、棉布、麻布、石棉布、玻璃布、木片等。3.增塑剂有些树脂的可塑性很小，柔软性也很差，为了降低树脂的熔融粘度和融融温度，改善其成型加工性能，改进塑料的柔韧性、弹性以及其他各种必要的性能，通常加入能与树脂相溶的不易挥发的高沸点有机化合物，这类物质成为增塑剂。树脂中加入增塑剂后，加大了其分子间的距离，因而削弱了大分子间的作用力，这样便使树脂分子容易滑移，从而使塑料能在较低的温度下具有良好的可塑性和柔软性。4.着色剂着色剂又称色料，主要起美观和装饰作用。在塑料中加入色料，不仅能使塑料鲜艳美观，同时还能改善速俩哦的耐候性，即提高抗御紫外线能力。着色剂包括，染料和颜料，也可分为无机颜料、有机颜料和染料三大类。无机颜料是不溶解的固体有色物质，它是不透明的，和被着色物以机械拼合方式着色，而不起化学租用。具有良好的耐光性、耐热性与化学稳定性，但着色能力差，色泽不好。染料可溶于水或者有机溶剂，以溶解的方式分散在塑料中，染色能力强，透明性极好。但其耐光性、耐热性、与化学稳定性较差。有机颜料的特性介于无机颜料和燃料之间。5.稳定剂凡能阻缓塑料变质的物质即称稳定剂。在塑料中加入稳定剂是为了防止或抑制树脂因受外界因素（光、热、氧和霉菌等）作用所引起的破坏。稳定剂主要包括三类：光稳定剂、热5稳定剂、抗氧剂。6.润滑剂为改进塑料熔体的流动性，减少或避免对设备或模具的摩擦和黏附，以及改进塑件表面光整度而加入的一类添加剂成为润滑剂。常用的热塑性塑料中需要加入润滑剂的有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、醋酸纤维素、尼龙、ABS、聚氯乙烯等。常用的润滑剂有硬脂酸、石蜡、低分子量聚乙烯、金属皂类等。7.其他成分，如发泡剂、阻燃剂、防静电剂、驱避剂（防止老鼠、昆虫、细菌等）、增强剂、偶联剂、交联剂、硬化剂等。2.1.2材料的选择分析制件作为外壳，主要用于防撞击，防水，以及定位内部零件位置及提供保护。因此外壳要求有一定的柔性、韧性；良好的刚性；更需要有高的形状和位置精度，还要求有一定的电镀和染色性能。塑料材料多种多样，到底那种才适合制造外壳呢？PC特性分析：常用聚碳酸脂是双酚A型的，它的主要原料是双酚A、光气、碳酸二苯脂。聚碳酸脂为无色透明颗粒，是线型热塑性树脂，其分子结构式如图2-1所示。图2-1聚碳酸脂分子结构式聚碳酸脂的特性及用途：具有特殊的坚韧和硬度，因此它的冲击强度特别突出，为已知热塑性塑料之冠，其数值接近玻璃纤维增强酚醛塑料或不饱和聚酯塑料的水平。聚碳酸脂的抗蠕变性能十分优异，因而它的尺寸稳定性好，其耐热性（120℃）及耐寒性（－100℃）也都较好。化学稳定性好，吸水性也较小，介电性能也好。它是透明材料，本身无毒、无味、无臭。虽具有可燃性，但离火后能自熄。缺点时疲劳强度低，成型后塑件的内应力较大，容易开裂，塑件的耐磨性较差。成型特性：聚碳酸脂的吸水性较小，但颗粒即使吸入微量水分，成型后塑件的质量也会显著下降。为此，在成型前必须进行干燥处理，而且最好采用真空干燥法。在确