目录
摘要……………………………………………………………………………………Ⅰ
绪论………………………………………………………………………………1
1本课题的意义、目的及应达到的要求…………………………………………1
2本课题的国内外现………………………………………………………………1
3我国塑料模具工业的发展趋势…………………………………………………2
4国外塑料模具的发展现状………………………………………………………3
5本设计所要解决的问题………………………………………………………4
第一章任务来源及设计目的意义……………………………………………………5
1设计任务来源……………………………………………………………………5
第二章工艺分析………………………………………………………………………6
2.1塑件的工艺性分析…………………………………………………………… 6
2.2计算塑件的体积和质量……………………………………………………… 7
2.3塑件注塑工艺参数的确定………………………………………………7
第三章注塑模的结构设计………………………………………………………… 9
3.1型腔数目的确定………………………………………………………………9
3.2分型面的选择…………………………………………………………………9
3.3确定型腔的排列方式…………………………………………………………10
3.4浇注系统的设计………………………………………………………………10
第四章模具加热和冷却系统的设计………………………………………………18
第五章注塑模具的安装和试模………………………………………………… …19
5.1模具安装………………………………………………………………………19
5.2试模……………………………………………………………………………19
第六章绘制模具总装图和非标零件工作图………………………………………22
致谢…………………………………………………………………………………23
参考文献……………………………………………………………………………24
绪论
1本课题的意义、目的及应达到的要求
本设计主要意义是在我们学习完模具设计与制造的所有专业课之后，总结条理以前我们所学的知识，使之成为一个系统的理论体系，以便于我们在以后的工作中使用。同时也让我们对模具的设计与制造有了初步的了解，掌握了查阅资料和使用工具书以及手册的能力。
本设计的目的是在学生前夕，将通过实习和设计的实践性环节，对医学知识进行全面的总结和应用，提高综合能力的培训以及扩大模具领域的新知识。具体的要求是：
1．系统总结，巩固过去所学的基础课和专业课知识。
2．运用所学的知识解决模具技术领域内的实际工程问题，以此进行综合知识的训练。
3．通过某项具体工程设计和实验研究，达到多种综合能力的培养，掌握设计和科研的基本过程和基本方法。
4．提高和运用与工程技术有关的人文科学，价值工程和技术经济的综合知识。
2本课题的国内外现状
2.1我国塑料模具工业的发展现状
我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5Kg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，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。注塑模型腔制造精度可达0.02mm～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达10～30万次，淬火钢模达50～1000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距，
1.成型工艺方面：多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。但总体上热流道的采用率达不到10与国外的5080比，差距较大。
2.在制造技术方面：CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，美国EDS的UGⅡ、美国Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美国CV公司的CADS5、以及一些塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如对充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。
3.模具材料方面：近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大影响，但总体使用量仍较少。塑料模具标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度的商品化程度一般在30下，和国外先进工业国家已达到7080比，仍有差距。
3我国塑料模具工业的发展趋势
3.1我国塑料模具工业今后的主要发展趋势
据有关方面预测，模具市场的总体趋势是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展，使各种异型材挤出模具、PVC塑料管材接头模具成为模具市场新的经济增长点，高速公路的迅速发展，对汽车轮胎也提出了更高要求，因此子午线橡胶轮胎模具，特别是活络模的发展也将高于总平均水平；以塑代木，以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大；家用电器行业在“十五”期间将有较大发展，特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大；而电子及通讯产品方面，除了彩电等音像产品外，笔记本电脑和网络机顶盒将有较大发展，这些都是塑料模具市场的增长点。
3.2我国塑料模具工业和今后的主要发展方向
1.提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。
2.在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D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、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常重要。
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.提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，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，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；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；再次是要进一步增加标准件的规格品种。
6.应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。
7.研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。
4国外塑料模具的发展现状
1.模具生产效率高，工期短，人均产值高。各企业共同之处是厂房设备密集，显得十分拥挤，即使在这样的条件下，车间管理还是有条不紊，生产效率高。一般模具企业，人均年产值为5～14万美元。
2.专业分工细，技术精益求精，客户相对稳定。模具企业专业分工较细，生产协作紧密。每家企业只生产某一类模具，各家都有自己的拳头产品，这利于在技术上精益求精，以利在激烈的竞争中生存发展。模具厂所需的模具标准件都是外购的，有些零件加工业是由其他厂协作。
3.模具企业带件生产比较普遍，有利于企业发展。模具作为单件或极小批量产品，技术密集和精密加工设备密集，与模具成型制品的大批量生产相比，投入大，产出低，因而制约了模具企业大发展。他们注重模具与制品一体化，模具与制品相辅相成，互相促进，有利于模具企业的发展。
4.紧跟主产品需求开发模具，重视开拓海外市常模具工业发展较快，紧跟主产品需求开发制造模具是一个重要因素。近几年3C电子产品和汽车工业的迅速发展，带动了模具工业的发展。目前模具产值的76自3C产品和汽车、摩托车提供的产品。模具行业以很强的市场敏感性，以最短的生产周期满足了这些行业的需求。大陆的许多3C产品和汽车模具就来自美国，日本和西欧，以及台湾。
5.CAD/CAE/CAM和高速切削加工技术应用广泛。他们的模具生产效率较高，市场快速反应能力强，CAD/CAE/CAM技术和高速切削技术的普及应用，无疑是一个重要因素。
5本设计所要解决的问题
在我们设计的端盖产品塑料模具的设计与制造过程中，根据所学的知识和我们在实习中所积累的经验，所采用方案如下。该塑件是端盖产品，中等批量生产，塑件的材料采用常用的原料ABS，属于常用的工程材料。由于该制件产品端部有一个弧形的凹陷，则需要设计侧向抽芯机构。设计产品的壁厚等于3mm，为了防止在塑料制件在脱模制件的螺纹处出现质量缺陷，尽量保持壁后厚均匀。
第二章工艺分析
2.1塑件的工艺性分析
2.1.1塑件的原材料分析
塑件材料采用的是ABS（Aerglonitrile－butadiene－styrene）丙烯腈-丁二烯－苯乙烯共聚物（工程塑料），在工程技术中广泛应用的一种热塑性塑料，ρ＝1.01～1.08g/cm3在性能方面，有较好的综合性能，冲击韧度，机械强度较高，尺寸稳定，耐化学性较高，电性能良好，易于成形，机械加工，本身表面亦可镀铬。适于加工制作一般机械零件，在成形方面，流动性能并不比聚苯乙烯好，成形的制件性能稳定，但其进料口的表面外观以及熔接痕明显。应选择不影响制件外观的合适进料口位置。其成形收缩率在0.5％左右。
2.1.2塑件的表面质量.尺寸精度及结构分析
1.表面质量分析
塑料制件的精度等级较低，我们所要获得的制件对制品的表面质量要求无缺陷，毛刺，没有特别的表面质量要求，该制件为Ra～0.4μm，故比较容易实现其要求。
2.尺寸精度分析
塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的程度，即所获得塑件尺寸的准确度。影响塑件尺寸精度的因素很多，首先是模具的制造精度和模具的磨损程度；其次是塑料收缩率的波动以及成型时工艺条件的变化等，因此塑件尺寸精度往往不高，应在保证使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。该塑件零件图上未注公差尺寸，所以应选用塑件精度等级为MT5。查表可得塑件的尺寸公差，由以上分析可见，该塑件的尺寸精度不高，对应的模具相关零件尺寸加工精度易保证。只需相应的提高一级精度。从塑件的壁厚上来看，最大壁厚与最小壁厚差特别小，壁厚均匀，在模具的结构上应设计合理。
3.结构分析
从零件图上分析，该零件总体形状较为复杂，不规则，且在平行与制件最大投影面处，即不在同一平面上有一不规则侧凹，为简化模具结构，降低成本，采用常见的斜导柱侧向抽芯机构，虽然会在模具闭合处产生熔接痕，但制件本身外表面并无特殊要求，故这样选择较合适。
结合上述分析可以看出，注塑成型时在工艺参数控制的好的情况下，该零件的成型要求可以得到保证。
2.2计算塑件的体积和质量
计算塑件的体积和质量是为了选用合适注射量的注塑机。
由制件图知该制件的质量为5g，但体积较难计算，通过pro/E分析模型单侧体积： V=4.85cm3
=1.030g/cm3
根据以上计算，考虑到工厂的现有设备均为注射量较大的注射机，易保证，又通过考虑外形尺寸，以及注塑时所需的压力（ABS的成形工艺注射压力在60～100Mpa之间）等情况，初步选用上海第一塑料机械厂生产的SZ350/1600型注塑机。
该注射机的主要技术参数为：
机身类型：卧式
理论注射容量：416/cm3
螺杆直径：48mm
注射压力：141Mpa
注射速率：160g/s
塑化能力：22.2g/s
螺杆转速：10～200r/min
最大锁模力：1600KN
拉杆内间距：410×410mm
移模行程：360mm
最大模具厚度：550mm
最小模具厚度：150mm
锁模形式：双曲轴
模具定位孔直径D：φ150mm
喷嘴球半径：sr18mm
2.3塑件注塑工艺参数的确定：
查有关文献和工厂的实际情况，ABS的成型工艺参数可作如下选择：（试模时可根据实际情况适当调整）。
ABS（通用级）材料注射成型工艺参数：
注射机类型：螺杆式
预热/干燥:80～85℃ 2～3h
喷嘴温度：170～180℃
注射压力（0.1Mpa）：600～1000×0.1Mpa
料筒温度：后端150～170℃
中段165～180℃
前端180～200℃
成型时间：注射20～90（s）
高压0～5（s）
冷却20～120（s）
总周期50～220(s)
螺杆转速30r/min
模温：50～80℃
