1 绪 论 80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为245亿，至2000年我国模具总产值预计为260-270亿元，其中塑料模约占30%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。1.1我国塑料模具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。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.020.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短,但和国外相比仍有较大差距. 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设计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，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在2934英寸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。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的5080%相比，差距较大。 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，如美国EDS的UG、美国Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA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较低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。 近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20、3Cr2Mo、PMS、SM 、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，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和商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%-80%相比，仍有很大差距。 据有关方面预测，模具市场的总体趋热是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具的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塑料管材管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速度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，笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展，这些都是塑料模具市场的增长点。 整体来看，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。1.2国外塑料模的发展状况 国外先进国家对发展塑料模很重视，塑料模比例一般占30%-40%。专业化、标准化程度高、设计和工艺技术先进，如模具CAD/CAM技术采用普遍，加工设备数控化率高等，模具生产效率高、周期短。国外，70%以上是商品化的。工艺装备水平CAE技术在欧美已经逐渐成熟。在注射模设计中应用CAE分析软件，模拟塑料的冲模过程，分析冷却过程，预测成型过程中可能发生的缺陷。CAE技术在模具设计中的作用越来越大，意大利COMAU公司应用CAE技术后，试模时间减少了50%以上。一些寿命高的和高精度的模具拿制作模具的原材料来说，国内的材料很难达到大型、精密模具所需要的性能要求、CAECADCAM.CAPP等软件很多都是国外的。拿塑封模具来说，国外一次可以加工出上百个型腔的模具，还有热流道技术、气辅成型这些工艺应用都很普遍。德国的模具很多采用热流道技术，使用热流道技术，产品的质量好，成型周期短，精度高。【3】 本课题研究的思路：塑料盖注塑模具设计.在设计中经过分析选用了“一模两腔”的型腔排列方式，能够满足大批量的生产任务；浇口的设计过程中根据模具结构选择了侧浇口，在开模过程中能够自动切断浇口凝料，提高了生产效率；由于制件有侧孔，需要设置侧向分型抽芯机构，本模具中采用了斜导柱侧向分型抽芯机构；在顶出机构的设计中，考虑到制件成型后由于收缩将包紧在型芯上，造成脱模力较大，为保证塑件的质量，采用了顶杆脱模；在合模时顶管必须在侧型芯滑块复位时提前退回复位，为避免侧型芯与顶杆在合模过程中发生干涉，设置了弹簧式优先复位机构，需要注意的是选用的弹簧要有迫使顶出机构复位的足够力矩。1.3梳子塑料模具设计的设计思路 在我们设计的温控盒塑料模具的设计与制造过程中， 根据所学的知识和我们在毕业实习中所积累的经验，所采用方案如下：该塑件是梳子，大批量生产，塑件的材料采用常用的原料ABS，属于常用的工程材料。梳子设计不需侧向分型机构，采用两板式模具，根据塑件再进行后续处理。1.4 梳子塑料模具设计进度1.了解目前国内外塑料模具的发展现状，所用时间15天；2.确定加工方案，所用时间5天；3.模具的设计，所用时间30天；4.模具的调试所用时间5天2 塑件的工艺性分析图2-1梳子零件图产品名称:梳子材料:ABS数量:大批量2.1塑件的成型工艺性分析2.1.1塑件材料性能分析 梳子选用ABS塑料成型，ABS是一种具有良好综合性能的工程塑料，它具有聚苯乙烯的良好成型性，聚丁二稀的韧性，聚丁烯腈的化学稳定性和表面硬度，其抗拉强度可达35-50MPa。ABS粘度适中，流动性好。它的另一个优点是耐气候性，其制品的使用温度范围为，适应性广。 ABS塑料具有一定的吸湿性，含水量为0.3%-0.8%，成型时在会在制品上产生斑痕、云纹、气泡等缺陷，在注塑成型之前应进行干燥处理。ABS粘度适中、流动性好。 ABS塑料密度1.08g/,弹性模量E=1.410MPa,成型收缩率=0.5%0.8%，泊松比。2.1.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析2.1.2.1结构分析 从梳子零件图上分析，该零件总体形状为长方形。该梳子外形长120cm,宽31cm,厚3cm。齿宽0.84cm，厚3cm，长20cm。2.1.2.2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相符合程度，即所获得塑件尺寸的准确度。塑件的尺寸精度与模具的制造精度，模具的磨损程度，塑件收缩率的波动及成型时工艺条件的变化，塑件成型后的时效变化和模具的结构形式等有关，因此，塑件的尺寸精度往往不高，应在保证使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。 由于该塑件上尺寸公差均为未注尺寸公差。查表可知ABS材料的制件为MT5。该零件的尺寸精度不高没有太多的的精度要求，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。 从塑件的壁厚上来看,壁厚最大处为3mm,壁厚均匀, 符合ABS的最小壁厚原则，在制件的转角处设计圆角，防止在此处出现缺陷，由于制件的尺寸较小，ABS的强度较大不需增设加强2.1.2.3表面质量分析 该零件的表面除要求没有缺陷毛刺，没有什么特别的表面质量要求，故比较容易实现。 综上分析可以看出,注塑在工艺控制得较好的情况下,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质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。计算塑件的体积：V=120313-320.5(2.5+3.34)3=10.88 cm计算塑件的质量：根据设计手册可查得ABS的密度为=1.06g/cm塑件质量：M=V =10.881.06 =11.52g 采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸，注塑时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注塑机XSZY125型。2.3塑件成型工艺参数的确定 查找有关文献和参考工厂时间应用的情况，ABS的成型工艺参数可作如下选择：（试模时，可根据实际情况作适当调整）注塑温度：包括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度：前段温度t选用200c；中段温度t选用220c； 后段温度t选用190c； 喷嘴温度：180c；注塑压力：选用100Mpa；(相当于注射机表压35kgf)注塑时间：选用30s；保压压力：选用72Mpa；(相当于注射机表压25kgf)保压时间：选用10s；冷却时间：选用30s；总周期： 选用70s；说明 1：预热和干燥均采用鼓风烘箱。 2：凡潮湿环境使用的塑料，应进行调湿处理，在100120c水中加热218h。2.4塑料成型设备的选取根据计算及原材料的注射成型参数初选注塑机为XS-ZY-125查材料知： 标称注射量/ cm： 192 螺杆直径/mm ： 42注射容量/g： 125注射压力/MPa： 119锁模力/kN： 900最大注射面积/: 320模具厚度/mm： 200300模板行程/mm: 300喷嘴球半径/mm： 12孔直径/mm： 4定位孔直径/： 100推出两侧孔径/mm： 22