目录 摘要3 绪论4 第1章设计题目：杯座模具设计8 第2章工艺性分析12 2.1塑料的原材料（ABS）分析12 2.2塑件的结构和尺寸精度等级及表面质量分析12 2.3计算塑料制件的体积和质量13 2.4塑件注塑工艺参数的确定14 第3章注塑模具的结构设计15 3.1模腔数量的确定15 3.1.1按注射机的额定锁模力确定型腔数量N1 15 3.1.2注射机注塑量确定型腔数目N2 16 3.2分型面的选择以及型腔的排列方式的确定16 3.2.1分型面的选择17 3.2.2确定型腔的排列方式17 3.3浇注系统形式和浇口的设计18 3.4排气结构的设计20 3.5成型零件设计20 第4章模具设计的有关计算22 4.1型腔、型芯工作尺寸计算22 4.2型腔侧壁厚度和底板厚度计算23 4.3模具加热与冷却系统的计算23 4.4结构与辅助零部件的设计24 4.5模具闭合高度的确定25 4.6注塑机有关参数的校核25 第5章塑料模的装配、试模与维修27 5.1模具装配27 5.2试模27 5.3试模可能产生的问题及改善措施28 5.3.1粘着模腔28 5.3.2粘着模芯28 5.3.3粘着主流道29 5.3.4成型缺陷29 5.3.5调整措施30 第6章绘制模具总装图31 第7章机械加工工艺过程卡32 第8章用Pro/E画图的过程36 8.1用Pro-E画杯座零件的过程36 8.2用Pro-E画杯座模具的过程36 8.2.1：加载参照模型36 8.2.2：成型零件设计36 8.2.3：浇注系统设计及开模36 8.2.4：模架及其他模具零件设计37 8.2.5：模具元件后期处理37 总结38 致谢39 参考文献40 绪论 模具工业是国民经济的基础工业,是工业生产的重要工艺装备.先进国家的模具工业已摆脱从属地位,发展为独立的行业.日本工业界认为: “模具工业是其它工业的先行工业,是创造富裕社会的动力”.美国工业界认为:“模具工业是美国工业的基石”.在德国模具被冠以“金属加工业中的帝王”之称. 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 Tech
nology公司的Pro/E
ngi
neer、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。 2．我国塑料模具工业的发展趋势 2.1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。 2.2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。 3．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。 4．本设计所要解决的问题 在我们设计的排水管头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。该塑件是杯座，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。 第2章工艺性分析 2.1塑料的原材料（ABS）分析 （1）吸湿性强。成型前须充分干燥要求其含水量小于1％，对于表面光泽要求较高的制品，需长时间干燥。 （2）流动性较好（溢边值为0.04mm左右）易于充模，粘度对剪切速率较敏感，同时还与注射温度和注射压力有关，其中注射压力影响较为显著，因此提高流动性要从提高注射压力入手。 （3）成型难度大，须采用较高的料温和模温。对于耐热抗冲击性和中抗冲击性制件，应在允许的范围内料温取较大值。 （4）精度对之制件影响较大，有破坏ABS橡胶相的倾向，通常ABS在250℃左右变色，270℃开始分解。 （5）若制件精度要求较高模温宜采取50～60℃，若制件表面要求具有光泽，模温宜取60～80℃，我们的线圈骨架采用60℃。 （5）注射压力应比聚苯乙烯较大，采用螺杆式注塑机料温可取160～220℃，注射压力可取70～90MPa。 （6）模具设计过程中注意事项，浇注系统流动阻力应尽可能小，浇口位置及形式应合理并能防止熔接痕的产生，同时要考虑模具制造的经济性和加工的合理性。 2.2塑件的结构和尺寸精度等级及表面质量分析 从该制品的零件图可知；形状，结构对制件脱模要求较高，但对尺寸大小，产品精度和表面质量要求都不高。 此零件壁薄且深，斜度比较大，虽然总体尺寸不大但相对较高，无特殊尺寸要求，零件表面要求较光滑。 （1）成型制件的尺寸大小主要取决于塑料原料的流动性和注射时的压力在一定的设备和工艺条件下，流动性较好的塑料品种可以成型较大的制件，塑料ABS的流动性能较好，适于成型较大的制件。在这里杯座注塑模具的尺寸较小，注塑时的压力要求不太大，一般的注塑压力就能满足。 （2）制品的精度等级；塑料制件的尺寸精度主要取决于塑料收缩率的波动和模具制造误差，此处塑料件未注公差，由于该制件的原材料为ABS，而ABS的制件公差等级较低为MT5级，该塑件的精度等级较低。受模具活动部分的影响，取公差值和附加值之和，MT2级取0.05，MT3-5级取0.1。 （3）制品的表面质量；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除要求无缺陷，毛刺，无特殊要求，一般的模具制造工艺和注塑工艺就能满足要求。 （4）制品的形状结构；制品的壁厚均匀为3mm。符合ABS的最小壁厚原则，在制件的交叉处的壁厚较小（0.5mm），在模具的设计和加工过程中要特别注意，防止出现缺陷，由于制件的尺寸较小，ABS的强度较大不需增设加强筋。 2.3计算塑料制件的体积和质量 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=3.6 cm 计算塑件的质量：根据设计手册可查得ABS塑料的密度为=1.03～1.07g/cm 故塑件的质量为：W=V× =3.6 cm ×1.07 g/cm =4.46g 采用一模四件的结构设计，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XS-ZY-125型。