注塑模设计基础.doc

第１章UG ＮX　５注塑模设计基础塑料注塑成型技术是在金属压铸成型原理的基础上发展起来的,使用该分型技术能够一次成型形状复杂的制件，具有成型周期短、生产效率高和尺寸精确等优点.UＧ NX 5/Molｄ Wizaｒd软件是依赖注塑模具基础知识开发的专业模具设计模块，利用这种模块，设计者能够快速获得准确、完整、有效的设计效果本章主要介绍使用UＧ NX 5软件进行注塑模设计的操作环境、常用工具和设计流程此外,还简要介绍塑料成型技术的专业知识，以及使用注射机执行注塑成型的原理和特点等等.本章学习目的:Ø 熟悉塑料的组成和常用场合Ø 了解塑料成型技术的发展趋势Ø 掌握塑料注塑成型原理Ø 熟悉注塑模的特点、分类和机构Ø 熟悉Ｍoｌd Ｗｉzaｒd功能和操作环境Ø 掌握Moｌd　Wiｚaｒd环境下各工具的含义1．1 塑料成型简介塑料制品之所以在工业生产中得到广泛应用,特别是在模具制造中得到飞速发展，是由于塑料本身具有密度小和质量轻等优点，而且由于树脂本身加入了多种添加剂,能够获得适应不同环境和场合的塑件,因而在模具设计中，塑料成为首选材料.1.1．１ 塑料成型的工艺特性塑料是指以高分子合成树脂为主要成分，在一定温度和压力下具有塑性和流动性，可被塑制成一定形状，且在一定条件下保持形状不变的材料.塑料在性能上具有质量轻、强度好、耐腐蚀、绝缘性好、易着色、制品可加工成任意形状等优点，而且具有生产效率高、价格低廉等优点。

塑料是以树脂为主要成分的高分子有机化合物在一定温度和压力下,塑料具有可塑性,可利用模具成型为具有一定几何形状和尺寸精确的塑料制品除了树脂以外,通常还需要加入适量的添加剂1．树脂塑料制品应用的广泛性离不开自身的性质特点塑料的主要成分是树脂,而树脂有天然树脂和合成树脂两种.树脂的主要作用是黏合塑料的其他成分，并决定塑料的主要性能，如机械、物理、电、化学性能等树脂在塑料中的比例一般为40%~６５%.２.添加剂添加剂主要包括填充剂、增塑剂、着色剂、稳定剂和润滑剂等等“ 填充剂　　填充剂又称添料,其作用是调整塑料的物理化学性能,提高材料的强度.正确选择填充剂,可以改善塑料的性能并扩大它的使用范围“ 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黏度和熔融温度，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容的、不易挥发的高沸点有机化合物这类物质称为增塑剂“ 着色剂 　着色剂又称色料，主要起美观和装饰作用，满足塑件使用上的美观要求一般使用有机颜料、无机颜料和染料作为着色剂“ 润滑剂 改善塑料熔体的流动性，减少或避免对设备或模具的摩擦和黏附,以及改进塑件的表面光洁度。

3.塑料缩写代号与中文对照按照合成树脂的分子机构和特性,可将塑料分为热固性塑料和热塑性塑料两类热固性塑料的特点是在受热或其他条件作用下能固化成不溶性物料,而热塑性塑料的特点是在特定的温度范围内能反复加热软化和冷却凝固,后者在注塑成型中应用最为广泛塑料缩写代号与中文对照可参照表1—1.表1—1 　热塑性塑料缩写代号与中文对照缩写代号中文缩写代号中文ABS丙烯腈—丁二烯－苯乙烯共聚物HIＰＳ高冲击强度聚苯乙烯A/S丙烯腈-苯乙烯共聚物LDＰＥ低密度聚乙烯A/ＭＭＡ丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物PＰS聚苯硫醚A/S/A丙烯腈－苯乙烯-丙烯酸酯共聚物PＰＳU聚苯砜CA乙酸纤维素（醋酸纤维素)PS聚苯乙烯CN硝酸纤维素ＰSF聚砜EC乙基纤维素PTFE聚四氟乙烯ＦEP全氟（乙烯－丙烯）共聚物(聚全氟乙丙烯）PＶC聚氯乙烯ＧPS通用聚苯乙烯MＤPE中密度聚乙烯ＧＲP玻璃纤维增强塑料PA聚酰胺(尼龙)HDPE高密度聚乙烯PAA聚丙烯酸续表缩写代号中文缩写代号中文PC聚碳酸脂PP聚丙烯PAN聚丙烯腈PPC氯化聚丙烯PCTFE聚三氟氯乙烯PＰO聚苯醚（聚2,6—二甲基—１,4-苯醚），聚苯撑醚PE聚乙烯PVＣＣ氯化聚氯乙烯PＥC氯化聚乙烯PVDC聚偏二氯乙烯ＰI聚酰亚胺PVDF聚偏二氟乙烯PMMＡ聚甲基丙烯酸甲酯RP增强塑料POＭ聚甲醛S/AN苯乙烯-丙烯腈共聚物1.１.2 　常用塑料介绍通常，塑料在室温下都是固体或者弹性体。

为了加工和成型,通常需要对塑料进行加热，使塑料成为具有流动性的粘流态,然后进行加工成型.在注塑模具设计中,按照成型性能，可将塑料分为热塑性塑料和热固性塑料两类，下面介绍一些最常用的塑料1．热塑性塑料热塑性塑料在固化冷却以后，经再次加热仍然能够达到流动性，并可以再次加工成型也就是说,热塑性塑料具有良好的再加工性和再回收利用性.最常见的热塑性塑料包括PＶC、PE、ＰP、ABS等１）聚乙烯（PE)聚乙烯塑料是塑料工业中产量最大的品种之一这类塑料是由乙烯进行加聚而成的高分子化合物,为白色蜡状半透明材料,柔而韧、稍能伸长，无毒、易燃,燃烧时熔融滴落,发出石蜡燃烧时的气味聚乙烯的机械性能基本上是由材料的密度和熔融指数决定在模具成型过程中，低聚乙烯塑料主要用于制造塑料管、塑料板、塑料绳以及承载力不高的零件（如齿轮、轴承等）;高聚乙烯用于制作塑料薄膜、软管、塑料瓶及电器工业中的绝缘零件和包覆电缆等，如图１—１所示图1—1 聚乙烯塑料制品图1—2 　聚丙烯塑料制品(２)聚丙烯（PＰ）聚丙烯是一种半结晶性材料这类塑料比ＰＥ坚硬，而且熔点较高.因所用催化剂和聚合工艺不同，所得聚合物的性能、用途也不同PＰ有很多有用的性能，但本身缺乏韧性，特别是在低于其玻璃化温度的条件下更是如此.不过通过添加冲击改性剂,可以提高其抗冲击性能，如图1—2所示。

PP主要用于制作各种零件，如法兰、接头、泵叶轮、汽车零件和自行车零件;输送水、蒸汽和各种酸碱等的管道;化工容器和其他设备的衬里、表面涂层;盖和本体合一的箱壳和各种绝缘零件，并可应用于医药工业.（３）聚氯乙烯（PＶC)聚氯乙烯是世界上产量最大的塑料品种之一，其价格便宜，应用广泛.PVＣ本色为淡黄色半透明状，有光泽透明度胜于聚乙烯、聚苯烯,差于聚苯乙烯根据助剂用量的不同，聚氯乙烯分为软、硬聚氯乙烯软制品柔而韧，手感粘，硬制品的硬度高于低密度聚乙烯，但低于聚丙烯，在曲折处会出现白化现象,如图1-3　 所示由于PVＣ的化学稳定性高，所以可用于制作防腐管道、管件、输油管、离心泵和鼓风机等.该类塑料的硬板广泛用于制作化学工业中各类贮槽的衬里，并且可以制作各种板材、管材、鞋底、玩具、门窗、电线外皮、文具等４）丙烯腈—丁二烯－苯乙烯共聚物（ABＳ）ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共聚而成，综合了三者的性能丙烯腈使ABS具有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，丁二烯使ＡBＳ坚韧，苯乙烯使ABＳ具有良好的加工性和染色性能，如图1—4所示图１-3 聚氯乙烯塑料制品图１-4 丙烯腈—丁二烯－苯乙烯ﻫ共聚物塑料制品图１—5 聚甲基丙烯酸甲酯塑料制品图1－6 聚碳酸酯塑料制品在机械工业中，ABS用于制造齿轮、齿轮泵、轴承、把手、管道、电机外壳、仪表盘、水箱外壳、冷藏箱和冰箱衬里等;在汽车工业领域中，用于制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管和加热器等，并可用夹层板制作小轿车车身；另外还可制作水表盒、纺织器材、电器零件、玩具、电子琴以及收音机外壳等。

5）聚甲基丙烯酸甲酯(PMMＡ)PMＭA又叫有机玻璃.顾名思义，PMMA具有良好的光学透明性,其透明率可达到92％，优于普通硅玻璃这类塑料机械强度高、重量轻、耐紫外线和户外老化，而且具有优良的电性能，如图1—5所示PMMA主要用于制造要求具有一定透明度和强度的防震、防爆和适合观察的零件，如汽车和飞机的窗玻璃、汽车罩盖、油杯、光学镜片、透明管道、车灯灯罩和游标等零件6）聚碳酸酯（PC）PＣ是一种性能良好的热塑性工程塑料，密度为1.2g/ｃm3这类塑料在很大的温度范围内(15～130℃）具有良好的力学性能（高抗冲击性和耐蠕变性），而且透明度高,尺寸稳定性和电绝缘性良好，如图1-6所示在机械方面，ＰＣ可用于制作各种齿轮、涡轮蜗杆、齿条、凸轮、芯轴、轴承、滑轮、铰链、垫圈、齿轮泵、灯罩、节流阀、润滑油输油管、盖板、容器、各种壳体、冷冻和冷却装置零件等；在电气方面，用于制作电机零件、交换器零件、信号继电器、风扇部件、拨号器、仪表盘等７)聚砜（PSF)PSF的耐热和耐氧化性能非常突出,可在–10０～１50℃的温度范围内长期使用，其热变形温度为１7４℃；PSF具有良好的力学性能和介电性能，即使在水中或1９0℃高温下,仍然能够保持高介电性能;PSF具有较好的化学稳定性，在无机酸或碱的水溶液中不受影响，如图１-7所示。

PSF主要用于制造对精密度、热稳定性、刚性和绝缘性有较高要求的电气和电子零件,如开关和插座等，还可制造对热性能、化学性、持久性和刚性等有较高要求的零件,如电动机罩、飞机导管、汽车零件、齿轮和凸轮等零件8）聚酰胺(PA)PA通称尼龙，是由二元胺和二元酸通过缩聚反应或通过一种内酰胺的分子加以内聚而成，其命名由二元胺和二元酸的碳原子数目来决定例如，二元胺与癸二酸反应所得的聚缩物称为尼龙610，并规定前一个数指二元胺中的碳原子数,后一个数为二元酸中的碳原子数，如通过氨基酸的自聚来制取,则由氨基酸的碳原子来决定这类塑料力学性能良好，具有抗拉、抗压和抗磨等优点，而且具有良好的消音效果和自润滑性能，可作为机械零件的制造材料，如图1－８所示图1－７　 聚砜塑料制品图１-8　 聚酰胺塑料制品图１—９ 聚甲醛塑料制品图1-１0 聚苯醚塑料制品由于尼龙具有较好的力学性能,因而广泛应用于制作各种机械、化学和电器零件,如轴承、齿轮滚子、滑轮、泵叶轮、风扇叶片、涡轮、阀座、高压密封扣圈、垫片和电池盒等.（9)聚甲醛（ＰOＭ）POM是一种坚韧有弹性的材料，即使在低温下仍有很好的抗蠕变性、几何稳定性和抗冲击性.POM既有均聚物材料也有共聚物材料，其中均聚物材料具有很好的延展强度、抗疲劳强度，如图１—9所示。

PＯM主要用于制作轴承、凸轮、滚轮、齿轮等耐磨的传动零件,还可用于制造汽车仪表板、汽化器、各种仪器外壳箱体、泵叶轮和鼓风机等零件1０）聚苯醚(PＰＯ）ＰＰO是呈琥珀色的透明热塑性工程塑料，硬而韧这类材料的硬度比尼龙、聚甲醛高，而且蠕变性小，具有较好的耐磨性能PPO可长期在–12７~1２１℃的温度中使用,在稀酸、稀碱、 　 　盐、水和蒸汽环境中使用时,PPＯ的性能也特别优良,如图1-10所示PPＯ主要用于制造在较高温度下工作的齿轮、轴承、运输零件、泵叶轮、鼓风机叶片、水泵零件和连接件等.2．热固性塑料热固性塑料经过一次加热成型固化以后，其形状因分子链内部进行铰链而达到稳定状态,再次加热也不能达到粘流态，因而无法再次加工成型也就是说，热固性塑料不具有再加工性和再回收利用性,如环氧树脂、橡胶等1)酚醛塑料（ＰＦ)PF是一种热固性塑料，以酚醛树脂为基础制成这类塑料通常由酚类化合物和醛类化合物缩聚而成，与一般的热塑性塑料相比，具有刚性好、变形小、耐磨和耐热性好等优点，可在1５0～２00℃温度范围内长期使用,并且具有良好的绝缘效果，如图1-11所示图1-１1 　酚醛塑料。