隐形眼镜盒注塑模具毕业设计

本科学生毕业设计隐形眼镜盒注塑模具设计院系名称：材料与化学工程学院 专业班级：材料化学08-2班 学生姓名： 罗XX 指导教师： 朱XX 职 称： 副教授 _二○一二年六月TheGraduationThesisforBachelor'sDegreeDesignofinjectionmoldofContactLensesBoxCandidate：LuoXXSpecialty：MaterialsChemistryClass：08-2Supervisor：AssociateProf.ZhuChuanyongHeilongjiangInstituteofTechnology2012-06arin黑龙江工程学院本科生毕业论文摘 要塑料模具是塑料工业生产过程中利用特定形状，通过特定的方式来成型塑料制品的一种生产工艺装备。模具的设计与制造技术，特别是设计与制造大型、精密、长寿命模具的技术，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志。本文是隐形眼盒的结构选择及其注塑模具结构的分析，隐形眼镜盒属于日常生活用品，所用原料是当前应用较为广泛的热塑性塑料ABS。该隐形眼镜盒具有：结构简单，外形美观；表面光滑，粗糙度小；结构强度高，经久耐用等特点。本文研究内容为：使用Pro/ENGINEER软件的零件制造模块设了计眼镜盒结构形用Pro/软件的模具制造模块对眼镜盒进行模具装配；分析了眼镜盒分型面并设计出了模具浇注系统；对模具的动、定模板进行了开模设计；用软件对设计好的模具进行了模架的总装配并对装配好的模具进行了开模测试分析。设计使用Pro/ENGINEER制图软件对隐形眼镜盒模具进行设计，实现了隐形眼镜盒及其模具结构的成功设计和分析。设计结果的模具开模测试证明模具具有良好的可行性与经济性，与传统的设计方法相比，这种设计方法不仅提高了生产效率，同时提高了产品的质量，模具结构整体设计思路和要求符合现代模具设计潮流，符合现代模具设计的发展趋势。关键词：模具；注塑成型；模具设计；注塑模具；Pro/ENGINEER软件；隐形眼镜盒I黑龙江工程学院本科生毕业论文ABSTRACTPlasticmoldisakindofcraftequipmentintheplasticindustrialproductionwhichusesthespecificshapeandshapesplasticproductsthroughcertainway.Themolddesignandmanufacturingtechnology,specially,thedesigningandmanufacturingthelarge-scale,preciseandlong-lifemoldhasbecomeanimportantsymbolofthelevelofanationalmechanicaldesignandmanufacture.Thisarticleisstructureselectionandinjectionmoldstructureanalysforthecontactlensesbox.ThisproductisakindofdailynecessitiesanditsmaterialisthermoplasticABS.ABSisakindofmaterialwhichiscurrentusedquitewidespread.Itsproductionbatchisthemassproductionandhasthecharacteristics:simplestructure,beautifulappearance;smoothsurface,alsothesurfaceroughnessissmall;highstrengthanddurabilityoftheproduct.Thedesignfortheresearchcontent:usingPro/Esoftwarepartsmanufacturingmodulesetplancontactlensesboxstructureshape;withPro/Esoftwaremoldmanufacturemoduletothecontactlensesboxforthemoldassembly;analyzesthecontactlensesboxofpartingsurfaceanddesignsamoldcastingsystem;themovetomoldandsetthetemplatefortheopenmolddesign;withEMXsoftwaretodesignmoldoftheformworktotalassemblyandtotheassemblymoldcavitytestanalysis.ThedesignusingProdrawingsoftwaretoinvisiblecontactlensesboxofmolddesign,realizesthecontactlensesboxofthesuccessofthemolddesign.Thedesignofthemoldcavitytestresultsprovethatmoldhasgoodfeasibilityandeconomicalefficiency.Comparedwiththetraditionaldesignmethod,thiskindofdesignincreasesproductivityandproductquality.Theoveralldesignmentalityandrequestconformtothemoderndesigntidalanddevelopmentdirectionofthefuture.Keywords:Mold；PlasticMolding；MoldDesign；InjectionMolding；Pro/ENGINEER；ContactLensesBoxII黑龙江工程学院本科生毕业论文0黑龙江工程学院本科生毕业论文目 录摘要 IAbstract II第1章绪论 21.1课题背景与研究意义 21.2模具的概念及其应用 21.2.1模具 11.2.2模具在国民经济中的重要作用及地位 31.3国内外模具工业发展现状与发展趋势 31.3.1国外模具工业发展概况 31.3.2国内模具工业发展现状 51.3.3塑料模具发展现状 41.3.4计算机软件在现代模具工业中的应用 71.3.5注塑模具未来发展趋势 81.4研究内容 9第2章塑件设计 102.1塑件的选材 102.1.1ABS的性能 102.1.2ABS的注射成型过程及工艺参数 112.2塑件的尺寸精度 112.3塑件的表面质量 112.4塑件壁厚 122.5脱模斜度 122.6加强筋 122.7圆角 122.8塑件的表面形状 122.9塑件质量及体积分析 132.10本章小结 13黑龙江工程学院本科生毕业论文第3章模具结构形式及注射机的选择 143.1分型面位置的确定 153.1.1分型面的选择原则 153.1.2分面位置的确定 153.2型腔数目和排列方式的确定 163.2.1型腔数目的确定 163.2.2型腔排列形式的确定 163.2.3模具结构形式的确定 173.3注射机的选择 173.3.1注射机注射压力的校核 173.3.2注射机锁模力的校核 173.4本章小结 18第4章浇注系统的设计 194.1浇注系统的设计原则 194.2主流道的设计 194.2.1主流道尺寸 194.2.2主流道的凝料体积 204.2.3校核主流道的剪切速率 204.2.4浇口套的形式 204.3分流道的设计 214.3.1流道的布置形式 214.3.2分流道的长度 214.3.3分流道的当量直径 214.3.4分流道横截面的形状选择 214.3.5分流道截面具体计算 224.3.6凝料体积 224.3.7校核分流道剪切速率 224.3.8分流道表面粗糙度 224.4冷料穴的设计 224.5浇口的设计 234.5.1浇口形式的确定 234.5.2浇口尺寸的确定 23黑龙江工程学院本科生毕业论文4.6本章小结 24第5章成型零件的结构设计及计算 255.1成型零件的结构设计 255.1.1凹模的结构设计 255.1.2型芯的结构设计 255.1.3动定模成型零件装配结构图 265.2成型零件钢材的选用 265.2.1成型零部件材料的选用原则 265.2.2成型零部件选材 265.3成型零件的工作尺寸计算 265.3.1定模凹模的尺寸计算 265.3.2动模凹模的尺寸计算 285.3.3动模内加强筋凹模的尺寸计算 295.3.4型芯尺寸计算 305.4型腔壁厚及垫板厚度的计算 315.4.1型腔壁厚的计算 315.4.2动模垫板厚度的计算 315.5本章小结 32第6章模架的确定 336.1模架的选则步骤 336.2各模板尺寸的确定 346.3模架尺寸的校核 346.4排气系统的设置 346.5本章小结 35第7章脱模推出机构的设计 367.1脱模机构的设计原则 367.2推出方式的确定 367.3型芯脱模力的计算 367.4顶杆尺寸的计算 377.5本章小结 38黑龙江工程学院本科生毕业论文第8章冷却系统的设计 398.1冷却水道的设计原则及注意事项 398.2冷却介质 398.3冷却系统的简单计算 398.4冷却水道的设置 418.5本章小结 42第9章导向与定位机构的设计 439.1导柱的设计 449.2导套的选择 449.3模具开模模拟及模流分析 459.4本章小结 45结论 48参考文献 49致谢 50黑龙江工程学院本科生毕业论文第1章绪论1.1课题背景与研究意义塑料具有很多优良的性能和特点，近几年来塑料材料在很多领域得到了越来越广泛的应用。与此同时塑料模具的设计与制造也得到了空前的发展，特别是塑料注塑模具，由于成型效率高，易于成型结构复杂的塑料制件，而且可实现自动化生产，所以得到了迅速发展，新的设计理念不断更新，传统的设计方法不断被取代，塑料模具已成为模具行业的重要组成部分。注塑模具在注塑成型工艺中起着重要的作用，不仅塑料制品的产品质量、成型精度完全由模具的质量决定着，生产效率也受模具影响[1]。注塑成型工艺是塑料成型工艺的一种重要方法，近几年，注塑成型工艺发展得非常之快，不仅热塑性塑料可以用注塑成型生产，一些热固性塑料也可以用于注塑成型工艺来生产。注塑成型工艺具有产品质量稳定、效率高等特点。多色注塑成型工艺还为塑件提供各种各样的颜色，用来生产出多色美观的塑料制品。此外注塑成型工艺还有成型尺寸精确、周期短、能一次成型外形复杂或带有嵌件的塑料制件。在注塑成型工艺应用和发展如此快速的条件下，模具作为注塑成型工艺必不可少的装备，具有重要的经济意义和研究价值。1.2模具的概念及其应用1.2.1模具模具是制造领域中不可或缺的特殊基础装备，模具主要应用于高效批量生产工业产品中各种零部件，是装备制造业的重要组成部分。模具产业关联度高，资金、技术密集，是制造业中有关行业产业升级和技术进步的重要保障之一。简而言之，模具是用来成型制件的工具，模具主要是通过改变所成型材料的物理状态来实现物品外形的加工[2]。按成型材料的不同，模具可分为金属模具和非金属模具。金属模具又分为冲压模具、铸造模具和锻造模具等；非金属模具分为塑料模具和无机非金属模具。而按照模具本身材料的不同，模具又可分为：砂型模具、金属模具、真空模具、石蜡模具等。其中，随着高分子塑料的快速发展，塑料模具与人们的生活联系越来紧密，塑料模具也成了现代模具行业的重要组成部分。塑料模具一般可分为：注塑成型模具、挤塑成型模具、气辅成型模具等。2黑龙江工程学院本科生毕业论文注塑模具是注塑成型工艺中生产某些形状复杂塑料部件时用到的一种模具，是注塑成型工艺中必不可少的装备。所谓注塑成型是指，受热熔融的材料由高压从料筒喷嘴射入模腔，经冷却固化后，得到成型塑件的方法。该方法适用于形状复杂塑料制件的批量生产，是塑料成型工艺中重要的加工方法之一[3]。1.2.2模具在国民经济中的重要作用及地位模具是工业生产中重要的特殊基础工艺装备，其生产和设计过程集精密制造、计算机技术、智能控制和绿色制造为一体，既是高新技术产品，又是高新技术的载体。由于使用模具生产制件具有的高一致性、高生产效率、节能减材性，以及拥有较高的精度和复杂度，因此模具技术已越来越被国民经济各工业生产部门所重视，被广泛应用于电子、汽车、机械、航空、信息、轻工、航天、交通、军工、医疗、生物、建材、能源等制造领域。模具技术在我国的经济发展、国防现代化和高端技术服务中起到了重要的支撑作用，也在我国经济运行中为节能降耗做出了重要贡献。模具工业是重要的基础工业，没有高水平的模具技术就没有高水平的工业产品。正是因为模具在制造业中的具有如此重要的地位，模具制造业才一直受到世界各工业发达国家的高度关注和重视，事实上，模具的设计和制造本身就已经成为制造业的一个重要领域。由于模具自身具有无法替代的特点，现代模具企业大多体现出技术密集、资金密集和高素质劳动力密集以及高社会效益的特点。模具制造业已成为高新技术制造产业的重要组成部分，模具工业发展水平已经成为衡量一个国家制造业水平重要标志，也成为一个国家的工业产品保持国际竞争力的重要保证之一，因此模具也被人们誉为代工业之母4]。1.3国内外模具工业发展现状与发展趋势1.3.1国外模具工业发展概况1.日本模具业目前本的模具制造技术水平处于世界领先地位。据日本通产省工业统计表明，日本共有模具生产厂家约10000家中20人以下的厂家占91%以上日本模具业以中小企业为主，主要靠专业化分工来完成高质量的模具设计和加工。由于日本的专业化分工做得好，中小模具企业的整体制造水平高，得以使本制造模具成为一种品牌，成为优质模具的象征。近年来，日本的塑料模具、粉末冶金模具、压铸模具发展明显，冲压模具和锻造模具则呈减少趋势[5]。据调查，日本模具业目前面临五大难题：缩短交货期、降低制造成本、提高模具质量和精度、劳动力不足。针对这种状况，日本的许多模具厂家都在积极扩大设备的投资。在加工方面，大量采用无人看管的加工单元，或者通过计算机进行联机控制。在设计制造部门几乎全部采用3黑龙江工程学院本科生毕业论文CADAMAE技术，进行动作仿真分析、DNC(直接数字控制)加工。模具的技术开发向高速度、高精度、长寿命、大型、复杂、一体化和高性能等诸方面发展。2.美国模具业美国现有约7000家模具企业，90%以上为少于50人的小型企业。由于工业化的高度发展，美国模具行业早已是成熟的高技术产业，处于世界前列。美国模具钢已实现标准化生产供应具设计制造普遍应用CADAMAE等计算机技术工工艺、检验检测配套了大量先进设备，复杂、大型、长寿命、精密、高性能模具的发展水平在全世界处于领先水平。3.德国模具业德国一向以精湛的加工技术和出产精密器械而著称，其模具业也充分体现了这一特点。德国的模具制造厂商形成了一个共识，即全行业必须协调一致、群策群力，挖掘开发潜力，共同发扬创新精神，共同技术进步，取长补短，发挥好整体优势，才能取得行业的成功。此外，为适应当今新产品快速发展的需求，在德国不仅大公司建立了新的开发中心，许多中小企业也都建立了自己的开发中心，主动为客户做研发工作。在研究方面德国人也一直十分活跃，这也成为“德国制造”在国际市场上保持有力竞争力的重要基础之一。在激烈竞争中，德国模具行业多年保持住了在国际市场中的强势地位，出口率一直稳定在33%左右。据德国模具行业组织(德国机械制造商联合会(VDMA)工模具协会)统计国现有模具企业约5000家，2003年德国模具产值达48亿欧元。其中(VDMA)会员模具企业有90家，这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90%。4.新加坡模具产业新加坡是一个人口只有300万的小国，而在上世纪80到90年代，政府非常重视和支持精密模具的发展，出台了很多政策，使模具工业得到快速增长，促进了新加坡经济的快速发展。新加坡拥有生产各种类型模具及精密加工相关企业超过1000多家具年产值超过45亿人民币，在亚洲模具业中具有相当重要的影响力和作用,模具企业中上市的有10多家。新加坡65%以上企业生产的模具都是为电子相关业配套，生产的模具不是大型的，但都是高精密、高水平的模具。新加坡模具企业主要集中在半导体框架装模具、塑胶模具、五金冲压模具、硅橡胶模具等领域。4黑龙江工程学院本科生毕业论文1.3.2国内模具工业发展现状我国政府对模具工业和模具技术的发展十分重视，特别是改革开放以来，政府充分肯定了模具工业和技术在制造业和国民经济中的重要地位。我国于1984年成立了中国模具工业协会，并在五五划中专项支持，五技开发计划中，先进制造技术列在第一位，而模具的设计和制造技术又列在先进制造技术的第一位。在此期间，国家投入上千万元的研发费用，加上地方和企业自筹，研发经费超过上亿元，收获近百项技术成果，从此大大缩短了我国与世界发达国家之间的技术差距。改革开放以来，在模具产业发展政策上我国政府也给与多方面的优惠支持，我国模具工业的面貌发生了根本性的变化[6]。1.我国的模具工业从基本上是以企业内部自产自配为主，为附属于产品生产的工装行业，发展成了有相当规模的、具有高技术行业特征的技术密集型、资金密集型装备制造产业。2.我国模具生产从传统的主要以钳工师傅为主导的技艺型手工生产方式进入到了普遍采用数字信息化设计生产的现代化工业生产的时代。3.我国模具行业已从单一的公有制企业形式发展成为以民营企业为主、多种所有制企业共存的新格局。4.制造业的发展带动了模具工业的发展，模具工业的发展给予制造业强而有力的支撑。现在，我国不仅已成为制造业大国，也成为模具生产大国，2008年模具销售额接近950亿元，2010年模具总销售额已接近1000亿元，模具进口近20亿美元，仍连续四年保持约20亿美元的进口水平，模具出口近19亿美元，进出口基本持平。模具出口目的地最多的地区和国家为香港、美国、日本、德国、印度等；出口的模具按货源地分主要来自广东、浙江和江苏，其次为上海、山东、天津、福建、辽宁、北京和吉林；模具进口货源地最多的国家和地区为日本、韩国、德国、台湾省、美国。进口目的地主要的广东、江苏和上海，其次是天津、北京、辽宁、吉林、福建、山东和浙江。全国模具生产企业、厂家超过3万家，模具行业从业人员近100万人。5.模具产品结构更趋合理化。模具分为10大类，主要有冲压模、铸造模铸模、锻模塑模胶轮胎模璃模等国模具类目前的结构比例中塑料模约占43%，冲压模所约占37%，铸造模(包含压铸模)约10%，锻模、轮胎模、玻璃模等其他类模具约占10%，与工业发达国家的模具类别比例大致相同[7]。5黑龙江工程学院本科生毕业论文1.3.3塑料模具发展现状目前，我国的塑料总消费量已居世界首位，但人均消费量仅为工业高发达国家的1，为中等工业发达国家的1。数据分析来看，一方面反映出我国与发达国家之间存在的差距，但另一方面也展现了我国塑料工业和塑料模具产业巨大的发展空间。塑料模具在塑料成型加工中占有非常重要的地位，塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的。近年来，随着人们对各种设备的用品轻量化及美观和手感的要求越来越高，这就为塑料制品的发展提供了广阔的市场空间。塑料制品要发展，必然要求塑料模具产业也跟随着发展。近年来，工业电气、建筑材料、汽车、家电、办公用品、电子通讯等塑料制品主要行业都高位运行，发展迅速，因此，塑料模具得到了快速发展。从2007年以来，我国(不包括港澳台)塑料模具销售额逐年增加，其发展速度之快，连续三年年均增长约22%，比模具行业总体发展速度高出约三个百分点，然而这样快的发展速度还是跟不上市场的需求，2005年至2007年国产塑料模具在国内市场中的满足率分别只有约62.2%，73.3%，78.4%，虽然满足率在逐年提高，但进口的塑料模具目前仍占我国市场的20%以上[8]，国内塑料发展仍有巨大的空间。随着塑料产业的快速发展，近年来我国塑料模具有了很大的进步，特别是塑料注塑成型及其模具设计和制造得到了飞速发展。注塑成型生产工艺在塑料成型中比重已超过50%，塑料注塑模具的设计和制造也成为了模具工业的重要的组成部分。注塑工艺具有其他成型工艺无法比拟的优点，其最大优点是可以使系列产品集成化。由于使用注塑工艺生产的产品几乎没有磨损，只存在小公差，所以生产出来得产品并不需要进一步的调整。注塑成型的自动化生产使产品成本大大降低，几乎不会造成原料的浪费[9]。生产工程塑料制品的主要方法是注塑成型,所以塑料成型模具成为必不可少的装备，完善和提高注塑模具的设计和制造水平具有重要的作用。注塑模具设计也是一个复杂的过程，包括对多个领域信息和活动的了解，往往又需要很多创新，同时涉及概念阶段的设计和具体问题的解决方式。模拟的注塑模具设计从功能的角度来看，是具有更高的抽象级别的设计，从而促进了更广泛的概念品种选择[10]。在大型塑料模方面内已能生产34英寸大屏幕彩电塑壳模具和6kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具。在精密塑料模具方面，不仅能够生产多型腔小模数齿轮模具和600腔塑封模具，还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和塑料门窗挤出模等。内热和外热式热流道装置得以采用，少数厂家还采用了具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具，完全消除了制件的浇口痕迹。气体辅助注塑技术也已成功应用于塑料模具中，在精度方面，塑料模型腔制造精度可达0.02~0.05mm(国外可达0.005~0.10mm)，型面的表面粗糙度值为6黑龙江工程学院本科生毕业论文Ra0.2~0.25um，分型面接触间隙为0.02mm，模板的弹性变形为0.05mm。塑料模寿命可达100万次(国外可达500万次)，但模具制造周期仍比国外发达国家长2~4倍。这些数据标志着我国模具总体水平与国外相比尚有较大差距[11]。1.3.4计算机软件在现代模具工业中的应用随着工业的发展，特别是CADAMAE技术的飞速发展，极大地推动了模具工业的发展。目前，CADAMAE技术以计算机及周边设备和系统软件为基础，包括三维几何造型设计、二维绘图设计、数控加工编程(NCP)、有限元分析(FEA)及优化设计、仿真模拟及产品数据管理(PDM)等内容。其特点是将人类的创造力和计算机的高速运行能力及巨大存储能力有机地结合起来。CADAMAE技术成为设计人员的得力助手，大大提高了模具的设计和生产制造周期。我国的计算机技术相对起步较晚，模具CADAM的开发始于20世纪70年代末。虽然我国起步晚，但是发展相当迅速，到目前为止，通过国家相关部门检验的有普通冲裁模、辊锻模、精冲模、锤模和注塑模等的CAM/CAD系统，这些软件在设计和生产中发挥着重要的作用并创造巨大的经济效益0年代中后期国的冲模CAD研制工作进入了全面发展阶段，很多企业、科研院所和大专院校都开发了属于中国制造的CAD软件，着重强调软件产品的专业化和本地化。比如天津大学的TD系统和一汽、二汽企业用的模具CAM/CAD系统，充分体现了面对国内现状的优势。从上世纪90年代开始安交通大学、华中科技大学和北京机电研究院等各大机构相继开展了级进模CADAM系统的研究和开发。西安交通大学开发出了多工位弯曲级进模CAD系统等。华中科技大学模具技术国家重点实验室在AutoCAD软件平台上开发出了基于特征的级进模CADAM系统HMIC，包括基于特征的冲压工艺设计、模具结构设计、标准件及典型结构建库工具金零件特征造型和线切割自动编程五个模块。近年来，国内一些软件公司也先后加入了模具CAM/CAD系统的开发行列，如富士康公司开发的用于单冲模与复合模的CAD系统Fox-CAD、北航研发的CAXA、深圳雅明软件制作室开发的级进模系统CAMAD等[12]。近几年来，国内CAE技术有了很大的进展，如湖南大学以冲压CAE技术为突破口，开发出一套包括冲压工艺设计和汽车覆盖件模具设计与制造的系列化软件。冲压仿真CAE系统LADEM-Ⅱ采用了先进的理论算法，在保证计算精度的前提下显著提高了分析速度。设计系统LADEM-Ⅲ与冲压工艺分析采用壳体失稳理论预测覆盖件成形中的起皱趋势，同时采用基于仿真的毛坯反算技术，实现了复杂零件的尺寸迭代反求和毛坯形状。注塑模具设计软件发展到现在，已经使CADAMAE三者集成一体，如UG、Pro等商业软件。早在20世纪80年代，我国政府就十分重视CAD技术的开发和应7黑龙江工程学院本科生毕业论文用，国家对国有大中型企业应用CAD技术进行产品的开发设计提出了明确要求，并将CAD作为高新技术研究领域给予重点资助。随着注塑模具CAD的发展，大部分的商业软件已不仅仅是CAD，而是CADAMAEAPP的集成，从而形成了真正意义上的无纸化设计制造。注塑模具设计软件实际上涵盖了CADAMAEAPP等部分。国内用户用的较多的商业软件主要有德国西门子公司的UG和美国PTC公司的Pro，以及Cimatron、Solidworks和CATIA等。CADAMAE集成技术的应用，大大地缩短了产品的设计和制造周期、降低了产品成本、提高了产品的质量[13]。几种常用模具设计软件的优化组合可分为：1.使用Pro创建塑件的3D模型，再用Pro/MoldDesign模块分模、拆电极，AutoCAD加外挂进行模具的总体布局，并设计注塑模具总装图，然后用EMX模块调出模架并进行模具的3D设计，拆绘模具零件图。2.使用Pro/E创建塑件的3D模型，再用UG的MoldWizard模块分模，使用UG的ElectrodeDesign模块拆电极；AutoCAD加外挂进行模具的总体布局，设计注塑模具总装图。然后使用UG外挂调出3D模架进行模具设计，拆绘模具零件图。3.使用UG进行塑件的3D总装设计、3D造型、分模、拆电极、拆绘零件图、自动编程输出复杂模具零件加工程序。上述设计软件各有特色和优势，有的在2D方面有优势(如AutoCAD)，有的在3D造型方面有优势(如Pro，有的擅长分模和加工(如UG)。UG具有综合优势，但是在建模方面，Pro/E更具优势，在注塑模具仿真方面Pro/E也更具优势[14]。1.3.5注塑模具未来发展趋势塑料模具的结构、性能等质量均影响着塑料制件的质量和成本具型腔的尺寸、形状、分型面、表面粗糙度、冷却水道、内浇道、脱模方式以及排气槽位置等，对塑件的外观精度、尺寸精度以及塑件的电性能、力学性能、物理性能、各项同向性、内应力大小、外观质量、气泡、凹痕、表面粗糙度、银纹、烧焦等有重要的影响[15]。在塑件成型过程中，模具结构对操作的难易程度影响很大，在批量生产塑件时，应尽量减少闭、开模及模具开模过程中的手工操作，尽可能采用自动闭、开模和自动顶出机构，实现简易、快捷、自动化、高效生产模式。另外，除了简易模具，制模成本都是比较高的，应尽量采用结构合理简单的模具，以减少模具制造成本[16]。从模具的设计、制作材料等综合方面分析考虑，塑料模具技术发展趋势将朝着以下几个方面发展。1.模具产品将向着精密、大型、复杂及经济快速方向发展，模具生产将朝着无图画、标准化、精细化、自动化、信息化方向发展。8黑龙江工程学院本科生毕业论文2.模具CADAMAEDM将向着三维化、智能化、网络化、集成化和信息化方向发展，快捷高速的信息时代将带领模具行业进入新时代。3.模具的周期、价格、服务、质量四要素中，已有越来越多的用户将模具生产周期放在首位，要求模具生产周期尽量短、能尽快交货，所以模具生产周期将不断缩短。4.高开发能力，开发工作将尽量往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，变被动为主动，提供更优质的服务模式。5.随着模具企业加工水平和设计水平的提高，模具设计软件将越来越先进，应用将越来越普及，模具制造精度将越来越高，模具生产周期将越来越短，最终促使整个模具工业水平不断提高。6.敏捷制造、复合加工、高速加工及新工艺、新材料、新技术将不断发展。1.4研究内容本文研究隐形眼镜双联盒的模具设计，采用注射成型，具体内容有：1.隐形眼镜双联盒产品的设计2.注塑机型号的选择3.塑件产品原料的选择4.模具分型面及型腔的设计5.模具流道系统的设计6.模具成型零部件工作尺寸的计算7.模具冷却系统的设计8.模具推出机构的设计9.用Pro/e软件绘制模具图并用EMX软件装配模具图10.用EMX软件开模分析9黑龙江工程学院本科生毕业论文第2章塑件设计塑料制品的设计不仅要满足使用要求，而且要符合塑料的成型工艺特点，同时还要尽量使模具结构简单化。在进行制品结构工艺性能的前提下，尽量选用价廉且成型性能好的塑料。同时，还应该力求制品结构简单、壁厚均匀且成型方便。另外，考虑模具的总体结构合理，使模具型腔易于制造，塑料制品形状利于模具的分型、排气、补缩和冷却。塑料制件的结构工艺性是指塑件结构对成型工艺方法的适用性。在塑料成型生产过程中，不仅要求精度，更要考虑到成本因素。模具设计者要通过对塑件的结构分析，弄清塑件生产的难点、要点，为模具的设计和制造提供保障。塑料制品的设计主要内容包括：塑件的形状、塑件的选材、表面粗糙度、壁厚、脱模斜度、圆角、加强筋、支承面、尺寸精度的确定、孔、螺纹、齿轮、嵌件、飞边、文字、符号等。2.1塑件的选材2.1.1ABS的性能本课题为隐形眼镜双联盒及其模具的设计用ABS材料，ABS是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的三元共聚物，外观为不透明呈象牙色粒料，无毒。ABS树脂是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、玩具、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。表2.1为ABS塑料的性能指标。表2.1ABS的性能指标密度gcm-31.02~1.16屈服强度Pa50比体积3g-1·0.86~0.98拉伸强度Pa38吸水率(%)0.2~0.4拉伸弹性模量Pa1.803熔点130~160拉弯强度Pa80计算收缩率(%)0.4~0.7抗压强度/MPa5310黑龙江工程学院本科生毕业论文-1比热容J(kg℃)1470弯曲弹性模量Pa31.402.1.2ABS的注射成型过程及工艺参数1.注射成型过程：成型前的准备：对ABS粒料的色泽、干燥情况进行检查，由于ABS具有吸水性，成型前进行干燥处理。注射过程：粒料在注射机料筒内经过加热、塑化达到熔融流动状态后，由模具浇注系统注入模具型腔，其过程大致可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。塑件的后处理：处理的介质为空气和水，处理的温度为60～75℃，处理的时间为16～20s。2.注射工艺参数：注射机：螺杆式，螺杆转数为30in料筒温度：后段150～170℃、中段165～180℃、前段180～200℃喷嘴温度：170～180℃模具温度：50～80℃注射压力：60～100MPa2.2塑件的尺寸精度尺寸精度的选择：塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准，在满足塑件使用要求的前提下，设计时要尽量将尺寸精度设计低一些，以便降低模具的加工难度和制造成本。对塑件的精度要求要具体分析，根据装配情况来确定尺寸公差，该塑件是一般日用品，所以精度要求不高，一般精度即可，设计时按实际公差进行计算。影响塑料制品尺寸精度的因素比较多，大致可以归纳为以下三个方面：1.模具：模具的制造精度是影响塑件尺寸精度重要的因素。2.塑料材料：主要是收缩率的影响，收缩率大的尺寸精度误差就大。3.成型工艺：成型工艺条件的变化直接造成材料的收缩，从而影响尺寸精度。2.3塑件的表面质量塑件的表面质量包括表面粗糙度和表观质量等。塑件表面粗糙度主要与模具型腔表面粗糙度有关前注塑成型塑件的表面粗糙度Ra通常为0.02～1.25um般模具型腔表面粗糙度应比塑件的低1～2级，即模腔表壁粗糙度为塑件的1～1。11黑龙江工程学院本科生毕业论文塑件的表观质量指的是塑件成型后的表观缺陷状态，如溢料、缺料、凹陷、飞边、气孔、熔接痕、斑纹、翘曲、银纹、收缩等。它主要取决于塑料原料的选取、成型工艺条件、模具总体设计等因素。2.4塑件壁厚塑料制件不论是结构件还是板件,根据使用要求都要具有一定的壁厚，以保证其力学强度。一般地说，在满足力学性能的前提下厚度不宜过厚，不仅可以节约原材料，降低生产成本，而且使塑件在模具内冷却或固化时间缩短，提高生产率；其次可避免因过厚产生的凹陷、气孔等质量缺陷。本设计选用的材料是ABS，其壁厚推荐值为1.5mm～3mm，本设计平均壁厚为2mm，属于小型塑件，塑件壁厚均匀。2.5脱模斜度由于塑件成型时冷却过程中产生收缩其紧箍在凸模或型芯上了便于脱模，防止因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损，与脱模方向平行的塑件内外表面一般都应具有合理的脱模斜度。以下是ABS的脱模斜度推荐值：制件外表面：35～130；制件内表面：30～40。由于本设计塑件较小，所以设计采用圆角脱模，在塑件内外过渡区设计圆角,以便脱模，这样的设计不仅有利于脱模，而且增加曲线美观。2.6加强筋加强筋的主要作用是在不增加壁厚的情况下加强塑件的强度和刚度。塑件上适当设置的加强筋可以防止塑件的翘曲变形，沿着物料流动方向的加强筋还能降低充模阻力，提高融体流动性，避免缩孔、气泡和凹陷等现象的产生。本设计为双联盒，联合部位料流方向设计加强筋，防止翘曲变形，同时也可提高熔体流动性。2.7圆角塑件内外表面轮廓过渡区，一般采用圆角连接，有特殊要求时才采用尖角结构，尖角容易产生应力集中，在受力或受冲击载荷时会发生破裂。圆角不仅有利于物料充模时也有利于融料在模具型腔内的流动和塑件的脱模以此设计选用圆角过渡，圆角的取值与应力集中的关系遵循R函数关系，当R.6以后应力集中变的缓和，该塑件大部分的圆角取R1=0.5mm，较大值取到R2=1.5mm。2.8塑件的表面形状塑件的内外表面形状应在满足使用要求的前提下尽可能易于成型。塑件的形状应有利于提高塑件的强度和刚度，薄壳状塑件可设计成平面或拱形面。12黑龙江工程学院本科生毕业论文图2.1和图2.2是塑件的三视图及Pro/e5.0绘制的三维立体图。 图2.1塑件三视图 图2.2塑件三维立体图2.9塑件质量及体积分析经Pro绘图软件分析按密度1.05gm3算，单个塑件体积为4.906cm3,曲面面积为5.018cm2，质量为5.152g。2.10本章小结本章设计了隐形眼镜双联盒的各部位具体尺寸、形状及选用的材料，确定了隐形眼镜双联盒的外观形状，并用Pro/e绘图软件绘制了隐形眼镜双联盒。13黑龙江工程学院本科生毕业论文1.选用ABS树脂作为隐形眼镜双联盒生产原料；2.确定生产工艺，选用注塑成型工艺生产；3.绘制隐形眼镜盒双联盒外观结构，眼镜盒平均壁厚为2mm，最大长度为56mm，宽为24mm；4.Pro分析眼镜盒质量及体积，质量为5.152g，体积为4.906cm3。14黑龙江工程学院本科生毕业论文第3章模具结构形式及注塑机的选择3.1分型面位置的确定所谓的分型面是指模具动定模板两者在闭合状态时能接触的面，分型面有多种形式，按分型面的形状分类可分为：平面分型面、曲面分型面、阶梯分型面和斜分型面。分型面的选择受塑件结构、精度、浇口位置、排气方式、脱模形式、滑块、顶出机构、加工工艺等多种因素的影响。3.1.1分型面的选择原则：1.分型面的选择应便于塑件脱模并简化模具结构，分型面应该设在塑件脱模方向投影面积最大的部位。2.分型面不影响产品外观质量，即分型面应尽量不破坏塑件的外表面。3.确保塑件留在分型面一侧，利于顶出。4.要考虑注射机的技术参数。5.应尽量避免成侧孔、侧凹、若需要滑块机构，要求求滑块结构简单，尽量避免在定模开滑块。6.要有利于合理安排浇注系统和模具加工。3.1.2分面位置的确定通过对塑件结构形式的分析，本设计分型面开在截面积最大且利于开模取出塑件的连接平面上，其位置如图3.1。15黑龙江工程学院本科生毕业论文图3.1分型面图3.2型腔数目和排列方式的确定3.2.1型腔数目