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畢業(yè)設計（論文）
文 獻 綜 述
（包括國內外現狀、研究方向、進展情況、存在問題、參考依據等）
文獻綜述
注塑模設計
1. 國內外研究現狀
注塑模具是生產各種工業(yè)產品的重要工藝裝備，隨著塑膠模具設計工業(yè)的迅速發(fā)展以及塑膠制品在航空、航太、電子、機械、船舶和汽車等工業(yè)部門的推廣應用，產品對模具的要求越來越高，傳統(tǒng)的塑膠模具設計方法已無法適應產品更新?lián)Q代和提高質量的要求。電腦輔助工程（CAE）技術已成為塑膠產品開發(fā)、模具設計及產品加工中這些薄弱環(huán)節(jié)的最有效的途經。美國上市公司 Moldflow 公司是專業(yè)從事注塑成型CAE 軟體和諮詢公司，自 1976 年發(fā)行了世界上第一套流動分析軟體以來，一直主導塑膠成型CAE軟體市場。近幾年，在汽車、家電、電子通訊、化工和日用品等領域得到了廣泛應用。
利用 CAE 技術可以在模具加工前，在電腦上對整個注塑成型過程進行類比分析，準確預測熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設計者能盡早發(fā)現問題，及時修改制件和模具設計，而不是等到試模以後再返修模具。這不僅是對傳統(tǒng)塑膠模具的設計方法一次突破，而且對減少甚至避免模具返修報廢、提高制品質量和降低成本等，都有著重大的技術經濟意義。
塑膠模具設計不但要采用 CAD 技術，而且還要采用 CAE 技術。這是發(fā)展的必然趨勢。注塑成型分兩個階段，即開發(fā)/設計階段（包括產品設計、模具設計和模具制造）和生產階段（包括購買材料、試模和成型）。傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產前，由于設計人員憑經驗與直覺設計模具，模具裝配完畢後，通常需要幾次試模，發(fā)現問題後，不僅需要重新設置工藝參數，甚至還需要修改塑料模具設計制品和塑膠模具的設計，這勢必增加生產成本，延長產品開發(fā)周期?！?
2．研究方向
基于注塑模具制造的特點，對注塑模具制造業(yè)提出了相應的要求。當前模具制造的研究方向主要表現為以下五個方面：
2.1從一般的機加工方法，發(fā)展至采用光機電相結合的數控電火花成形、數控電火花線切割以及各種特殊加工相結合，例如電鑄成形、粉末冶金成形、精密鑄造成形、激光加工等。從而可以加工出復雜的型腔和型芯，以及保證較高的加工精度要求。目前慢走絲線切割和電火花放電加工精度要求。
2.2先進的技術支持條件。模具的服務對象主要是電器、汽車廠家，產品的更新?lián)Q代快，而且模具的設計已經從二維發(fā)展為三維，實現了可視化設計，不但可以立體、直觀地再現尚未加工出的模具體，真正實現了CAD/CAM一體化，而且三維設計解決了二維設計難于解決的一些問題，諸如：干涉檢查、模擬裝配等。
? ?2.3模具快速制造技術。當前快速制造有三個發(fā)展方向：分別是基于并行工程的注塑模具快速制造、基于快速原型技術的注塑模具快速制造和高速切削技術。
2.3.1 基于并行工程的注塑模具快速制造這種生產方式。是以注塑模具的標準化設計為基礎的，它主要體現為經營管理、模具設計為基礎的，它主要體現為經營管理、模具設計和模具制造的三個體系的標準化。
? ? 2.3.2 基于快速原型技術的注塑模具快速制造。直接從CAD模型生產工模具被認為是一種可以減少新產品成本和開發(fā)周期的重要的方法，近些年來，這種將CAD技術、快速成型（RP）和快速工模具制造（RT）等高新技術相結合，已經對傳統(tǒng)的注塑模具的制造產生了重大的沖擊。
2．4 發(fā)展新的塑料模具材料及模具表面技術。主要是發(fā)展易加工、拋光性好的材料，預硬易切削鋼（一般28~35HRC之間)、耐蝕鋼、硬質合金鋼以及時效硬化型鋼、冷擠壓成型鋼。表面工程可以彌補模具材料的不足，降低模具材料的研發(fā)及加工的費用。
2．5 基于信息注塑模具的制造新模式。與注塑模具制造活動有關的信息包括產品的信息和制造信息?，F代制造過程可以看作是原材料或毛坯所含的信息量的增值過程，信息流驅動將成為制造業(yè)的主流。
3．注塑成型的基本原理
3.1注塑成型的基本原理
所謂的塑料的注塑是指將樹脂原料加熱熔融后，在一定的壓力和速度下使其注入模具內，經冷卻定型后得到的具有所要求形狀和尺寸的成型品的過程。
為了使熔融的樹脂原料能充分地流入模具型腔的各個角落，而獲得具有復雜的形狀，且其表面上面有縮痕、內部沒有縮孔的制品，必須在成型時對熔融樹脂加上很高的壓力才行。注塑是在料桶中加熱樹脂使之熔融，對熔融的樹脂原料加高壓并使之注射到模具中，在模具中使之冷卻，固化為制品的幾個過程組成
3.2注塑成型的加工流程
開始注射——模腔充滿——給予模腔全填充的切換——壓縮［17］
3.2注塑成型的常見缺陷
1．縮水 2．熔接點，3．銀線，4．變形，5．撐邊，6．噴痕，7．背壓的重要性。
為了防止這些缺陷的產生，在設計和成型的過程中要多加注意用料量，流動性，原材料的吸濕性，殘余應力影響，噴速，以及背壓［17］。
4．進展情況
4.1 Fluent的塑料注塑
塑料注塑成型是一個復雜的物理過程，為了驗證工藝參數的合理性和預測制品的質量，建立了塑料注塑成型流動和冷卻的數學模型，運用計算流體力學原理，采用了Fluent軟件進行塑料注塑模擬，進行流動分析和熱分析。整個型坯的注塑速度和熔體溫度分布均勻，制品質量較好，使用的注塑工藝參數合理，適用于實際的工程應用。［9］Fluent軟件是基于CFD(ComputationalFluid Dynamics)技術，即計算流體力學技術，針對各種復雜流動的物理現象，采用數值解法，以期在計算速度、穩(wěn)定性和精度等方面得到優(yōu)化，從而高效地解決各個領域的復雜流動計算問題，模擬流動、傳熱等物理現象。
4.2 CAE/CAD技術
注塑模CAE技術的應用在國外已相當普遍，而在我國注塑模具設計仍停留在以經驗為主導的設計模式，成熟的注塑模CAE用戶屈指可數。
注塑模CAE軟件的發(fā)展經歷了從中面流技術到雙面流技術再到實體流技術的三個重要的里程碑。目前由于實體流和雙面流技術算法的不完善，三種分析技術仍然并存。
中面流（Midplane）技術的應用始于20世紀80年代?；谥忻媪骷夹g的注塑流動模擬軟件應用的時間最長、范圍最廣。但實踐表明，基于中面流技術的注塑模CAE軟件在應用中具有很大的局限性：(1)?專業(yè)的注塑模CAE軟件造型功能較差，采用手工操作直接構造中面模型十分困難，建構過程往往需要花費大量的時間；(2)由CAE軟件根據產品三維模型自動計算生成中面模型的效果不理想，網格修補工作量大；(3)由于CAD階段使用的是產品的物理模型，而CAE階段使用的是產品的數學模型，兩者的不統(tǒng)一，使得二次建模不可避免。由此可見，中面模型已經成為了注塑模CAE技術發(fā)展的瓶頸。
目前基于雙面流技術的注塑模CAE軟件均可以將CAD系統(tǒng)輸出的三維模型的STL文件格式轉化為有限元網格模型。因此與中面流技術相比在模型處理上卻大大減輕了用戶建模的負擔，提高了有限元建模的效率。因此，基于雙面流技術的注塑模CAE軟件在全世界擁有了龐大的用戶群，得到了廣大用戶的支持和好評。但由于上下表面網格無法一一對應，造成上下對應表面的熔體流動前沿存在差別，使得雙面流技術分析的準確性受到一定的限制。此外雙面流技術也只是一種從中面流技術向實體流技術過渡的手段。實體流技術最終必將取代雙面流技術。
實體流（Solid）技術在實現原理上仍與中面流技術相同，所不同的是數值分析方法有較大差別。在實體流技術中熔體的厚度方向的物理量變化不再被忽略，這時只能采用三維有限元網格，依靠三維有限差分法或三維有限元法對熔體的充模流動進行數值分析。因此，與中面流或雙面流相比，基于實體流技術的注塑模CAE軟件目前所存在的最大問題就是計算量巨大、計算時間長，這與目前的模具開發(fā)周期相違背，成為制約注塑模CAE技術全面推廣的瓶頸。因此要真正推廣基于實體流技術的注塑模CAE軟件仍有待軟件算法的改進和計算機硬件設備速度的提升。由于中面流技術久經考驗，計算速度快，分析準確性高，至今仍然是注塑成型CAE分析的主流。
4.3其他新型技術
隨著塑料制品應用的日益廣泛，不同的領域對塑料制品的開頭精度、功能成本等方面提出了很多更高的要求，因此在傳統(tǒng)注塑成型技術的基礎上,又發(fā)展了許多特殊的新興注塑成型技術，如低壓注射成型、熔芯射擊成型、裝配注射成型、磁場定向注射成型、單色多模注射成型、氣體輔助注射成型、薄殼注射成型技術等。因些必須改變注塑模具的設計和制造體系，才能夠滿足成型要求。
另外，隨著微機電系統(tǒng)的產業(yè)生命線的進展，微細型注塑模具設計與制造技術的研究近年來得到了人們的重視，隨著MEMS產業(yè)化的進程，微注塑成型技術有著巨大的潛力和發(fā)展空間。微型注塑成型通常用于醫(yī)療、電信、計算機、電氣等領域，醫(yī)療和電子器械越來越小型化，因此對人們希望制件可以做得越來越小。微型注塑成型有許多優(yōu)點，如工模具的成本可以更低，而且原料的成本也大大的降低，研究適合微型注塑模具和微型注塑機的成型理論和制造方法，尋找和研制適合微型塑料制件生產的塑料原料，以及開發(fā)相應的檢測儀器設備，已經成為目前國內外的研究熱點。
5．存在問題
當前注塑模設計中有的設計人員把計算軟件當做法寶。過于相信軟件計算出來的結果,忽略了計算的細節(jié)和對結果的驗證分析;注塑模設計現狀伴隨著科技的高速發(fā)展,計算機科學已經廣泛的應用到了各個領域,這為我們帶來了極大便利。計算機在工程設計中的應用尤其普遍,這就容易導致結構工程師過分依賴計算機,當前有的結構設計人員在設計觀念上存在誤區(qū),把軟件計算當做法寶,過于相信軟件計算出來的，目前從事結構計算的年輕者居多,有些年輕設計者不能把理論與實踐相結合,只注重書本知識的學習,不注重實踐經驗的積累。同時,有的業(yè)主制定較短工程周期,這樣就造成了設計時間緊、任務大,往往是邊設計、邊施工,如此工程設計成果令人擔憂。
6．總結
綜上所述，無論是傳統(tǒng)的注塑模設計，還是計算機輔助設計，甚至于各種新的技術，都必須跟上市場的變化，進一步的提高效益。注塑模在國內外的發(fā)展很快，前景也是一片良好，學校里學習的幾種計算機技術是我們將來的基礎，鞏固總結的知識，不斷的學習才能取得成功。
參考文獻
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[17] 豆丁網http://www.docin.com/p-33003668.html
- 1 - 目 錄 第一章 前 言 .................................................................................................................... 1 第二章 塑件結構分析與材料的選擇 .......................................................................... 2 2.1 塑件設計要求及其成型工藝分析,如圖2.1所示 ................................................... 2 2.1.1 產品基本要求.......................................................................................... 3 2.2 產品材料分析 ......................................................................................................... 4 2.2.1 PS 的主要主要性能特點 ..................................................................... 4 2.2.2 PS 的成型工藝性能 ............................................................................. 4 第三章 擬定模具的結構形式 ........................................................................................ 7 3.1 概述 ......................................................................................................................... 7 3.1.1 分型面位置和形式的確定....................................................................... 7 3.1.2 型腔數量和排位方式的確定.................................................................. 8 第四章 注塑機型號選擇與確定.................................................................................... 9 4.1 公稱注射量的計算 ................................................................................................. 9 4.1.1 塑件質量、體積計算............................................................................... 9 4.2 注射機型號的選定 ................................................................................................. 9 4.3注射機工藝參數的校核 ........................................................................................ 11 4.3.1 最大鎖模力校核..................................................................................... 11 4.3.2 最大注塑量的校核................................................................................ 11 4.3.3 最大注塑壓力的校核............................................................................ 12 第五章 澆注系統(tǒng)設計 .................................................................................................. 13 5.1 澆口系統(tǒng)的設計 ................................................................................................... 13 5.1.1 流道系統(tǒng)尺寸的確定.......................................................................... 13 第六章 澆口的設計 ......................................................................................................... 15 6.1 澆口直徑的確定 ................................................................................................... 15 6.2 澆口的類型及確定 ............................................................................................... 15 第七章 澆注系統(tǒng)的平衡................................................................................................ 16 7.1 澆注系統(tǒng)凝料體積計算 ....................................................................................... 16 7.2 澆注系統(tǒng)各截面流過熔體的體積計算 ............................................................... 16 - 2 - 7.3 普通澆注系統(tǒng)截面尺寸的計算與校核 ............................................................... 16 7.3.1 確定適當的剪切速率............................................................................ 16 7.3.2 確定體積流率......................................................................................... 17 7.3.3 注射時間（充模時間）的計算............................................................. 17 7.3.4 校核剪切速率........................................................................................ 18 第八章 模具成型零部件結構設計和計算 ............................................................... 19 8.1 成型零件的要求及選材 ....................................................................................... 19 8.2 成型零件的結構設計 ........................................................................................... 19 8.3 成型零件尺寸的計算 ........................................................................................... 19 8.3.1 影響工件尺寸因素................................................................................ 19 8.3.2 各零件的計算........................................................................................ 20 8.4型腔剛度的校核 .................................................................................................... 21 8.4.1 型腔側壁的厚度.................................................................................... 21 8.4.2 型腔底板的厚度.................................................................................... 21 8.5 成型零件的創(chuàng)建 ................................................................................................... 22 第九章 模架的確定和標準件的選用 .........................................................................27 9.1模架調用 .................................................................................................................27 9.2模架 ........................................................................................................................ 31 第十章 合模導向機構的設計 ...................................................................................... 33 10.1 推板導柱與導套設計 ......................................................................................... 33 10.1.1 導柱的設計...........................................................................................33 10.1.2 導柱的布置方式................................................................................... 33 10.1.3 導柱的尺寸長度.................................................................................. 33 10.1.4 導柱材料的選用.................................................................................. 34 10.1.5 導柱的形狀.......................................................................................... 34 10.2 導套的設計 ......................................................................................................... 34 10.2.1 導套的形狀.......................................................................................... 34 10.2.2 導套的材料選用.................................................................................. 34 10.2.3 導套的尺寸........................................................................................ 35 第十一章 脫模推出機構的設計.................................................................................. 36 11.1 塑件的推出機構 ................................................................................................. 36 11.2 脫模推出機構的設計 ....................................................................................... 36 - 3 - 11.2.1 脫模推出機構的設計原則.................................................................. 36 1.2 制品推出的基本方式 ........................................................................................ 37 11.3 壓縮空氣頂出的基本要求 ................................................................................. 37 11.3.1 無機械輔助裝置的氣體頂出的優(yōu)點................................................... 38 11.3.2 空氣頂出的缺點.................................................................................. 38 11.3.3 閥桿頂出方式....................................................................................... 38 11.4 脫模力的計算 ..................................................................................................... 39 11.5 主型芯的脫模力 ............................................................................................... 40 11.6 脫模力的校核 ..................................................................................................... 41 11.7型腔剛度的校核 .................................................................................................. 41 11.7.1 型腔側壁的厚度（按整體式矩形型腔計算）................................ 41 11.7.2 型腔底板的厚度................................................................................... 42 11.8 整體型腔邊沿的距離校核 ................................................................................. 42 11.8.1 按強度校核.......................................................................................... 42 11.8.2 按剛度校核.......................................................................................... 43 第十二章 側向分型與抽芯機構的設計.................................................................... 44 12.1 側向分型與抽芯機構類型的確定 ..................................................................... 44 12.2側型芯脫模力的計算 .......................................................................................... 44 12.3 抽芯距計 ............................................................................................................. 45 第十三章 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計 ...................................................................................... 46 13.1 冷卻系統(tǒng) ............................................................................................................. 46 13.1.1 塑件制品的體積................................................................................... 46 13.1.2 塑料制品的質量.................................................................................. 46 13.1.3 求塑件在固化時每分鐘釋放的熱量.................................................. 46 13.1.4 計算冷卻水的體積流量...................................................................... 46 13.1.5 定冷卻水管的直徑.............................................................................. 47 13.1.6 確定冷卻水在管道的流速.................................................................. 47 13.1.7 求冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數.................................. 47 13.1.8 確定冷卻管道的總傳熱面積.............................................................. 48 13.1.9 模具上應開設的冷卻水孔數.............................................................. 48 第十四章 注射機安裝尺寸的校核 ............................................................................. 49 14.1 最大與最小模具厚度校核 .................................................................................. 49 14.2 開模行程校核 ..................................................................................................... 49 - 4 - 14.3 模架尺寸與注射機拉桿內間距校核 ................................................................. 49 第十五章 排氣系統(tǒng)的設計 ........................................................................................... 50 15.1 排溢設計 ............................................................................................................. 50 15.2 引氣設計 ............................................................................................................. 50 15.3 排氣系統(tǒng)方式 ..................................................................................................... 50 15.4 該套模具的排氣方式 ......................................................................................... 50 第十六章 典型零件制造工藝 ......................................................................... 52 16.1定模型芯的加工工藝 .......................................................................................... 52 第十七章 模具材料的選用......................................................................................... 54 17.1 模具材料選用原則 ............................................................................................. 54 17.2 注塑模具常用材料 ........................................................................................... 54 17.2.1 型腔、型芯類零件.............................................................................. 54 17.2.2 導向類零件.......................................................................................... 54 17.2.3 澆注系統(tǒng)零件...................................................................................... 55 17.2.4 推出機構和抽芯機構零件.................................................................. 55 17.2.5 模板類零件.......................................................................................... 55 17.1 塑料模具成型零件的選材 ................................................................................. 55 17.2 模板零件的選材 ............................................................................................... 55 17.3 澆注系統(tǒng)零件的選材 ......................................................................................... 55 17.4 導向零件的選材 ................................................................................................. 55 17.5 推出機構零件的選材 ......................................................................................... 56 17.6 其它零件 ............................................................................................................. 56 17.7 該套模具所用材料的性能比較 ......................................................................... 56 第十八章 模具的操作和工作過程........................................................................... 57 18.1 模具的工作工程 ............................................................................................... 57 設計總結 .............................................................................................................................. 58 參考文獻 .............................................................................................................................. 59 致 謝................................................................................................................................... 60