论文尹纯晶

软驱按钮注塑件设计及数值模专业班级：机械0702 学生姓名：尹纯晶指导老师：张洁职能：教授摘要：目前大多数企业都已采用CAD、CAE、CAM软件进行设计和制造，但是限于国内的生产和技术水平，根据产品的性能进行CAD/CAM集成化地设计制造还远没有普及，仅仅是单独地进行产品的CAD或者CAM，没有充分利用统一的产品数据模型将设计制造融为一体。

本文以塑料制品软驱按钮为例，利用Moldflow分析软件对注塑成型过程进行模拟分析，得到较满意结果后设计模具结构，并完成了模具总装图和主要零件图。

关键词：注塑成型、有限元分析、填充、翘曲、模具结构Floppy button design and numerical simulation of injection molded partsAbstract Most companies have adopted CAD, CAE, CAM software for design and manufacturing, but the limited domestic production and technology, according to the performance of the product CAD / CAM design and manufacturing of integrated land far from popular, is only carried out separately Products CAD or CAM, the products did not take full advantage of a unified data model design and manufacturing integration. In this paper, floppy plastic buttons, for example, use of Moldflow injection molding analysis software to simulate the process of analysis, the results of a more satisfactory design mold structure and complete the mold assembly map and the main part drawing.Keywords ection molding, finite element analysis, fill, warp, mold structure第一章绪论1.1注塑成型基础知识及原理所谓注塑成型（Injection Molding），是指将已经加热融化的材料喷射注入到模具内，经由冷却与固化后，得到成品的方法。

注塑成型已经成为大多数塑料制品的成型方法，,Moldflow软件对注塑成型方式的模拟分析技术比较成熟。

因此，本文重点介绍有关注塑模具设计的流程结构以及注塑成型的相关知识和以软驱按钮为例的分析操作。

在树脂原料经由注塑机注塑成型变为塑料制品的整个过程中，包括以下几个部分。

(1)计量：为了成型一定大小的塑件，必须使用一定量的颗粒状塑料，这就需要计量。

(2)塑化：为了将塑料充入模腔，就必须使其变为熔融状态，流动充入模腔。

(3)注塑冲模：为了将熔融塑料充入模腔，就需要对熔融塑料施加注塑压力，注入模腔。

(4)保压增密：熔融塑料充入模腔后，向模腔内补充因制品冷却收缩所需的物料。

(5)制品冷却：保压结束后，制品开始进入冷却定型阶段。

(6)开模：制品冷却定型后，注塑机的合模装置带动模具动模部分与定模部分的分离。

(7)顶件：注塑机的顶出机构顶出塑件。

(8)取件：通过人力或机械手取出塑件和浇注系统冷凝料等。

(9)闭模：注塑机的合模装置闭合并锁紧模具。

用注塑的方法加工塑料制品，不仅精度高、质量好，而且生产效率高可以加工出外形复杂、花纹精细的模制品。

塑料因具有美观轻巧、耐磨耐腐蚀、优异的绝缘性能，已备受人们关注。

随着经济的发展和科学技术的进步，使用塑胶制品的数目与日俱增，并且广泛应用于国民经济的各个部门。

1.2注塑成型技术的发展1.塑料及塑料工业的由来塑料的历史可以追溯到1832年，当时法国人发现，假如把硝酸均匀而集中地倒在棉花或木质纤维上，就会得到一层很硬的防水薄膜。

1907年贝克兰人工合成了酚醛塑料并申请了专利。

酚醛塑料被发明后，由于其具备优良的性能，很快占领了20世纪初的消费品市场和先进技术领域。

到20世纪30‐40年代，塑料工业发展成为现在工业的重要组成部分。

三大合成材料（合成树脂、合成橡胶、合成纤维）成为当今材料工业的一个重要支柱，其中合成树脂的产量最大、应用最广。

2.塑料的定义及组成塑料是以合成树脂为主要成分，加入各种能够改善其加工及使用性能的添加剂，在一定温度、压力等条件的作用下，能够塑化流动成型设计要求的形状，并可在常温、常压下保持此形状的一类材料。

根据塑料的定义，可见塑料在一定条件下具有塑性，具备连续变形的能力；主体成分为树脂；常温常压下为具有一定强度和固定形状的塑性或刚性材料。

树脂是塑料的主要成分，它决定着塑料的基本性能。

树脂按其来源可分为天然树脂和合成树脂。

如蛋白质、虫胶、琥珀等属于天然树脂。

目前塑料中使用的树脂绝大部分是合成树脂。

合成树脂的种类繁多，可达上千种，并且随着合成化学的发展还在不断增加，但塑料工业经常使用的树脂主要有几十种。

除树脂外，绝大部分的塑料中还需要加入各种添加剂以改善其加工及使用性能。

常用的添加剂种类有增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、阻燃剂、抗静电剂、抗氧化剂、填料及发泡剂等。

有些塑料可不加任何添加剂，如聚四氟乙烯塑料，此种塑料称为单组分塑料，否则称为多组分塑料。

3.注塑成型在塑料成型及塑料工业中的地位塑料工业可以分为塑料生产（包括树脂和半成品的生产）和塑料制品生产（也称为塑料成型加工工业）两个系统，这两个系统相互依存，完成从作为最初原料的单体到最终满足使用要求的塑料制品的转换。

塑料从成型材料(包括树脂和添加剂)到有使用价值的塑料制品的转换必须经过成型加工过程，塑料的成型加工过程是将塑料材料与塑料制品联系起来的中间桥梁，是完成由前者到后者转换的比由之路。

塑料的成型加工过程即塑料制品的生产过程是一个非常复杂而又关键的过程。

在此过程中，首先必须根据各种成型材料固有的性质，利用加热、加压、溶胀或溶解等一切可以实施的办法使其达到可塑状态，并继而获得模具所赋予的形状和尺寸，经进一步加工，最终成为符合要求的制品。

塑料制品的成型过程概括起来又分为两个阶段。

首先是使塑料成型材料达到可流动状态或至少是部分可塑状态；然后，通过施加压力等方式使其充满型腔或通过模口成为所需制品或型坯。

成型过程中塑料会发生一系列的物理和化学变化，而促使其发生这些变化的一个重要因素就是热。

因此，在成型过程中，热塑性塑料与热固性塑料会表现出不同的成型工艺性能。

每种塑料都有其适合额成型方法，但是塑料与成型方法的适用关系并不是一成不变的，随着新的塑料品种及成型方法的出现，两者之间会出现越来越宽的适应性。

注射成型是塑料加工最普遍也是最早的成型方法。

1862年英国出现了用硝酸纤维素制成的塑料梳子、伞柄等；1879年Gray在英国发明了第一部螺旋挤出机。

1920年注塑机已经发展成为工业化得加工方法，可以用热塑性聚合物生产出复杂的制品。

1970年以来，塑料工业取得了重要的发展，从民用塑料开发转向工程塑料是这个时期的主要特征，近年来高分子材料的品种得到了迅速的发展，注塑方法种类不断增多，主要有热塑性塑料注塑、热固性塑料注塑、结构发泡注塑、多分组注塑、反应注塑等。

注塑成型在整个塑料制品的生产中占有十分重要的地位，除少数塑料外，几乎所有的塑料都可以用注塑成型的方法来生产制品。

据估计，注塑成型的塑料制品约占所有模塑制品总量的1/3，注塑模约占塑料模具数量的1/2以上。

1.3我国塑料模具工业现状及发展方向模具行业是一个高新技术密集型，而且又重视经验的产业。

特别是随着近代工业的飞速发展，塑料制品用途日益广泛，注塑模具工艺空前发展，依靠人工经验来设计模具已经不能满足需要，企业越来越多地利用注塑模流分析技术来辅助塑料模具的设计。

利用此类CAE软件，设计人员可以仿真出塑料成型过程中的充填、保压、冷却及脱模后的翘曲变形等过程，准确预测塑料熔胶在模腔内的流动状况，温度、压力、剪切应力、体积收缩等变量在整个充填工程中某瞬间的分布情况。

利用注塑模流分析技术，能预先分析模具设计的合理性，减少试模次数，加快产品研发，提高企业效率。

我国塑料模具工业的发展方向可以归纳如下：①出于塑料膜成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度的要求和为适应高生产率而发展的一模多腔的原因，今后应该重点提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。

②在塑料模具设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。

CAD/CAM技术已经发展成一项比较成熟的共性技术，随着CAD/CAM软件智能化程度的逐步提高，塑料制品及模具的三维设计与成型过程的模拟分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。

③推广应用热流道技术、气体注射辅助成型技术和高压注射成型技术。

④开发新的成型工艺和快速经济模具，以适应多品种、少批量的生产方式。

⑤提高塑料膜标准化水平和标准件的使用率。

为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。

为此，首先要制定统一的国家标准，并严格地按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高商品化程度，提高标准件质量，降低成本；再次就是要进一步增加标准件的规格品种。

第二章注塑模拟软件moldflow分析基础及功能2.1有限元分析基础Moldflow作为成功的注塑产品成型仿真及分析软件，采用的基本思想也是工程领域中常用的有限元分析方法。

有限元法的应用领域从最初的离散弹性系统发展到后来进入连续介质力学之中，目前广泛应用于工程结构强度、热传导、电磁场、流体力学等领域。

经过多年的发展，现有的有限元法几乎可以用来求解所有的连续介质和场问题，包括静力问题和与时间有关的变化问题以及振动问题。

简单来说，有限元分析方法就是利用假想的线（或面）将连续的介质的内部和边界分割成有限大小的、有限数目的、离散的单元来研究。

这样，就把原来一个连续的整体简化成有限个单元的体系，从而得到真实结构的近似模型，最终的数值计算就是在这个离散化的模型上进行的。

直观上，物体被划分为“网格”状，在Moldflow中将这些单元成为网格。

2.1.1有限元法的基本思想有限元法的基本思想主要包括以下几个方面：（1）连续系统（包括杆系、连续体、连续介质）被假想地分割成数目有限的单元，单元之间只有数目有限的节点处相互连接，构成一个单元集合体来代替原来的连续系统。