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分類號：
畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 開 題 報 告
學生姓名
學號
班級
模具11132
所屬院系專業(yè)
模具設計與制造
指導教師
職稱
講師
所在部門
模具調研組
畢業(yè)設計（論文）題目
盒蓋塑料模設計
題目類型
工程設計（項目）□
論文類□
作品設計類□
其他□
一、選題簡介、意義
在塑料材料、制品設計及加工工藝確定以后，塑料模設計對制品質量與產量，?就具有決定性的影響。首先，模腔形狀、流道尺才、表面租臉皮、分型面、進與?排氣位置選擇、脫模方式以及定型方法的確定等，均對制品(或型材)尺寸精度和狀?精度以及塑件的物理力學性能、內應力大小、表觀質量與內在質量等，起著十分?重要的影響。其次．在塑件加工過程中，塑料模結構的合理性，對操作的難易程?度，具有重要的影響。再次，塑料模對塑件成本也有相當大的彤響，除簡易模具?外．般說來制模費用是十分昂貴的，大型塑料模更是如此。
本課題主要研究掌握模具設計的方法及工序，鞏固和加深對機械二維、三維的制圖能力。設計過程中鍛煉查閱文獻和資料自我設計的能力，培養(yǎng)和提升我們的創(chuàng)新能力，增強我們獨立思考問題和解決問題的能力。在對模具設備的結構設計和理論計算上，掌握模具設備的主要結構與性能、工藝適應性與技術參數(shù)。從而能根據成型的生產要求，模具結構等因素，經濟、有效的使用設備，合理的選擇工藝，正確的設計模具，保證成型生產能夠經濟、合理的進行，提高自身在成型工藝和模具方面的綜合著機水平，提高自身解決實際問題的能力。
二、課題綜述（課題研究，主要研究的內容，要解決的問題，預期目標，研究步驟、方法及措施等）
塑料模具的設計在其生產、加工以及使用過程中尤為重要。特別是它的結構設計，對加工、裝配、工期、成本乃至塑料產品的質量及生產效率產生極大的影響。所以，此課題主要考慮以下幾個方面的內容：
1.塑料制品產量和生產要求
2.塑料制品成型性能
3.成型零件尺寸及結構
4 .模具結構
5 .模具與成型機械關系的校核
6. 零件圖標注尺寸、公差及技術條件，并進行必要的強度校核
三、設計（論文）體系、結構（大綱）
1.原始資料
2.基本參數(shù)
3.成型零件尺寸及結構
4.模具結構
5.模具與成型機械關系的校核
6. 總結回顧
指導教師意見：
簽字：
年 月 日
院（系）審批意見：
簽章：
年 月 日
畢業(yè)設計（論文）任務書
畢業(yè)設計（論文）題 目
盒罩塑料模設計
題目來源
自擬
指導教師
職稱
講師
所在部門
機械技術學院
學生姓名
學號
06
班 級
模具11132
所屬院系專業(yè)
模具
外語翻譯要求
翻譯后中文字數(shù)約2500字左右，內容與課題相關。
課題需要完成的任務
【工程設計類課題：】
根據導師下達的畢業(yè)設計任務，查閱相關設計資料（不少于5本），綜合應用所學的專業(yè)知識，填寫開題報告。對產品進行分型工藝分析，制訂完整的工藝方案，計算所需的工藝數(shù)據，設計合理的模具結構，正確選用標準件和常用件。繪制裝配圖（1-2張）和主要工作部分零件圖（不少于5張）。編寫注塑工藝卡片和主要工作部分零件加工工藝過程卡，撰寫完整的設計說明書1份（15000字以上）。
課題
計 劃 安 排
序號
內 容
時 間 安 排
1
查閱相關設計資料填寫開題報告
2013.9.23～9.29
2
制訂完整的塑料模具設計方案及計算工藝數(shù)據
2013.9.30～10.11
3
設計塑料模結構，繪制裝配圖和零件圖
2013.10.14～11.1
4
整理塑料模設計說明書
2013.11.4～11.8
5
填寫沖壓工藝卡、零件加工工藝過程卡、小結
打印所有資料并裝訂
2013.11.11～11.15
計劃答辯
時間
2014年4月20日
答辯提交資料
2014年4月18日
教研室主任審核意見
簽名：
摘要
塑料工業(yè)是當今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，研究注塑模具對了解塑料產品的生產過程和提高產品質量有很大意義。
本文具體地闡述了模具CAD/CAM的技術特點以及先進制造模式在模具行業(yè)中的應用，分析了國際、國內模具CAD/CAM的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。介紹了注射成型的基本原理，特別是注射模具的結構與工作原理，對注塑產品提出了基本的設計原則；詳細介紹了注射模具澆注系統(tǒng)、溫度調節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設計過程，并對模具強度要求做了說明；最后介紹了當今世界上最為普及的三維CAD/CAM系統(tǒng)標準軟件UG的三維造型與數(shù)控加工。
通過本設計，可以對注塑模具有一個初步的認識，注意到設計中的某些細節(jié)問題，了解模具結構及工作原理；通過對UG的學習，可以建立較簡單零件的零件庫，從而有效的提高工作效率。
關鍵詞: 塑料模具；透氣蓋；CAD/CAM;UG
Abstract: Plastic industry is in the world grows now one of quickest industry classes, but casts the mold is development quick type, therefore, the research casts the mold to understand the plastic product the production process and improves the product quality to have the very big significance.
It is formulized that the technical feature of the mould CAD/CAM system and the aABSlication of advanced manufacture pattem in the mould domain, in this paper. According to international, domestic present study status and development trend, This design introduced the injection takes shape the basic principle, specially single is divided the profile to inject the mold the structure and the principle of work, to cast the product to propose the basic principle of design; Introduced in detail the cold flow channel injection evil spirit mold pours the system, the temperature control system and goes against the system the design process, and has given the explanation to the mold intensity request;Finally, today introduced the world's most popular three-dimensional CAD/CAM system UG standard software of the three-dimensional modeling and CNC Machining
Through this design, may to cast the mold to have a preliminary understanding, notes in the design certain detail question, understands the mold structure and the principle of work; Through to the UG study, may establish the simple components the components storehouse, thus effective enhancement working efficiency.
【Key words】 The plastic mold; Stapler top; CAD/CAM; UG
目錄
畢業(yè)設計（論文） 1
摘要: 6
前言 8
1.1 模具工業(yè)在國民經濟中的地位 8
1.2 各種模具的分類和占有量 9
1.3 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀 10
1.4 世界五大塑料生產國的產能狀況 11
1.5 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 12
1.6 總體方案論證 13
第二章 透氣蓋塑件分析與模具設計 14
2.1 塑件的測繪 14
2.2 塑件的工藝分析 15
第三章 透氣蓋模具設計 16
3.1 選擇注塑機確定型腔數(shù) 16
3.2 校核注射機的有關工藝參數(shù) 17
3.3 確定分型面 19
3.4 確定脫模方式 19
第四章 確定澆注系統(tǒng)形式 21
4.1 主流道設計 21
4.2 分流道的設計 23
4.3 澆口的設計 23
4.4 冷料穴和拉料桿的設計 24
第五章 冷卻系統(tǒng)的設計 25
5.1 冷卻系統(tǒng)的設計原則 25
5.2 冷卻水路的形式 25
第六章 選擇標準模架 26
6.1選用標準模架 27
6.2 合模導向機構設計 28
第七章 成型零部件的設計 32
7.1成型零部件的結構設計 32
7.2 成型零部件工作尺寸計算 33
7.3 成型零部件的強度與剛度計算 34
第八章 側向分型與抽芯機構設計 37
8.1計算斜導柱傾斜角 37
8.2 計算斜導柱直徑 38
8.3 計算斜導柱長度 38
9.1繪制各非標準零件圖紙 39
9.2 編寫加工工藝和裝配技術 40
9 .3 綜合要求 42
總 結 43
參考文獻 44
致 謝 44
前言
本課題為透氣蓋注塑模的CAD/CAM，結合生產實際，進行透氣蓋塑件測繪、模具設計、CAD造型。
設計原始數(shù)據：透氣蓋，其中：
1） 材料：ABS（抗沖）；
2） 數(shù)量：大批量生產；
3） 質量：18g
4） 顏色：紅色；
5） 要求：塑件外表面光滑、美觀、下端外緣不允許有澆口痕跡，塑件允許的最大脫模斜度為0.50。
在設計過程中要解決透氣蓋塑件測繪、模具設計、在模具設計時對分型面的選擇、澆口形式與位置的確定、型腔位置的安排、定模冷卻水道的設置等問題。透氣蓋的幾何尺寸進行測量后要進行合理的后處理。模具分型面處在同一平面時不需要一定的角度，所以選擇底面為分型面。本模具設計采用點澆口，并要避開塑件點畫線所示的高光量區(qū)域。為使流道平衡，應使各型腔距主流道距離均等。由于所成型的塑件形狀簡單且?guī)缀纬叽巛^小，因此可采用冷卻水道圍繞型腔鑲件的冷卻方式。模具方案確定后進行CAD造型及數(shù)控模擬加工。根據此方案可以達到設計的預期效果，并且大大提高了注塑模的質量和效率。
第一章 塑料及塑料工業(yè)國內外研究概況及發(fā)展趨勢
1.1 模具工業(yè)在國民經濟中的地位
模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產品質量好，材料消耗低，生產成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。
模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)，是國際上公認的關鍵工業(yè)。模具生產技術水平的高低是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產品的質量，效益和新產品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關注。
模具工業(yè)既是高新技術產業(yè)的一個組成部分，又是高新技術產業(yè)化的重要領域。模具在機械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔了這些工業(yè)領域中60％~90％的產品的零件，組件和部件的生產加工。
模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場的需求上，僅以汽車，摩托車行業(yè)的模具市場為例。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場，在工業(yè)發(fā)達的國家，這一市場占整個模具市場一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經濟五大支柱產業(yè)之一，汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件，經濟型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點，已在汽車工業(yè)產業(yè)政策中得到了明確。汽車基本車型不斷增加，2005年將達到170種。一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元。為了適應市場的需求，汽車將不斷換型，汽車換型時約有80％的模具需要更換。中國摩托車產量位居世界第一，據統(tǒng)計，中國摩托車共有14種排量80多個車型，1000多個型號。單輛摩托車約有零件2000種，共計5000多個，其中一半以上需要模具生產。一個型號的摩托車生產需1000副模具，總價值為1000多萬元。其他行業(yè)，如電子及通訊，家電，建筑等，也存在巨大的模具市場。
目前世界模具市場供不應求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。中國模具出口數(shù)量極少，但中國模具鉗工技術水平高，勞動成本低，只要配備一些先進的數(shù)控制模設備，提高模具加工質量，縮短生產周期，溝通外貿渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術，提高模具技術水平，對于促進國民經濟的發(fā)展有著特別重要的意義。
1.2 各種模具的分類和占有量
模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因為他們一般都是依靠三維的模具形腔是材料成型。
（1）沖模：沖模是對金屬板材進行沖壓加工獲得合格產品的工具。沖模占模具總數(shù)的50％以上。按工藝性質的不同，沖?？煞譃槁淞夏?，沖孔模，切口模，切邊模，彎曲模，卷邊模，拉深模，校平模，翻孔模，翻邊模，縮口模，壓印模，脹形模。按組合工序不同，沖模分為單工序模，復合模，連續(xù)模。
（2）鍛模：鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進行體積成型是所用模具的總稱。按鍛壓設備不同，鍛模分為錘用鍛模，螺旋壓力機鍛模，熱模鍛壓力鍛模，平鍛機用鍛模，水壓機用鍛模，高速錘用鍛模，擺動碾壓機用鍛模，輥鍛機用鍛模，楔橫軋機用鍛模等。按工藝用途不同，鍛模可分為預鍛模具，擠壓模具，精鍛模具，等溫模具，超塑性模具等。
（3）塑料模：塑料模是塑料成型的工藝裝備。塑料模約占模具總數(shù)的35％，而且有繼續(xù)上升的趨勢。塑料模主要包括壓塑模，擠塑模，注射模，此外還有擠出成型模，泡沫塑料的發(fā)泡成型模，低發(fā)泡注射成型模，吹塑模等。
（4）壓鑄模：壓鑄模是壓力鑄造工藝裝備，壓力鑄造是使液態(tài)金屬在高溫和高速下充填鑄型，在高壓下成型和結晶的一種特殊制造方法。壓鑄模約占模具總數(shù)的6％。
（5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工藝分類粉末冶金模有：壓模，精整模，復壓模，熱壓模，粉漿澆注模，松裝燒結模等。
模具所涉及的工藝繁多，包括機械設計制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學科和行業(yè)，是一個多學科的綜合，其復雜程度顯而易見。
1.3 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀
自20世紀80年代以來，我國的經濟逐漸起飛，也為模具產業(yè)的發(fā)展提供了巨大的動力。20世紀90年代以后，大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)的總產值在1990年僅60億元人民幣，1994年增長到130億元人民幣，1999年已達到245億元人民幣，2000年增至260~270億元人民幣。今后預計每年仍會以10℅~15℅的速度快速增長。
目前，我國17000多個模具生產廠點，從業(yè)人數(shù)五十多萬。除了國有的專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)，合資企業(yè)，獨資企業(yè)和私營企業(yè)等，都得到了快速發(fā)展。其中，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營企業(yè)多達數(shù)千家，成為我國國內知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東，一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產品的市場競爭能力，紛紛加入了對模具制造的投入。例如，科龍，美的，康佳和威力等知名集團都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。
在模具工業(yè)的總產值中，企業(yè)自產自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。其中，沖壓模具約占50℅（中國臺灣：40℅），塑料模具約占33℅（中國 臺灣：48℅），壓鑄模具約占6℅（中國臺灣：5℅），其他各類模具約占11（中國臺灣：7℅）。
中國臺灣模具產業(yè)的成長，分為萌芽期（1961——1981），成長期（1981——1991），成熟期（1991——2001）三個階段。
萌芽期，工業(yè)產品生產設備與技術的不斷改進。由于紡織，電子，電氣，電機和機械業(yè)等產品外銷表現(xiàn)暢旺，連帶使得模具制造，維修業(yè)者和周邊廠商（如熱處理產業(yè)等）逐年增加。在此階段的模具包括：一般民生用品模具，鑄造用模具，鍛造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡膠模具等。
1981年——1991年是臺灣模具產業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長的時期。有鑒于模具產業(yè)對工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯，自1982年起，臺灣地區(qū)就將模具產業(yè)納入“策略性工業(yè)適用范圍”，大力推動模具工業(yè)的發(fā)展，以配合相關工業(yè)產品的外銷策略，全力發(fā)展整體經濟。隨著民生工業(yè)，機械五金業(yè)，汽機車及家電業(yè)發(fā)展，沖壓模具與塑料模具，逐漸形成臺灣模具工業(yè)兩大主流。從1985年起，模具產業(yè)已在推行計算機輔助模具設計和制造等CAD/CAM技術，所以臺灣模具業(yè)接觸CAD/CAM/CAE/CAT技術的時間相當早。
成熟期，在國際化，自由化和國際分工的潮流下，1994年，1998年，由臺灣地區(qū)政府委托金屬中心執(zhí)行“工業(yè)用模具技術研究與發(fā)展五年計劃”與“工業(yè)用模具技術應用與發(fā)展計劃”，以協(xié)助業(yè)界突破發(fā)展瓶頸，并支持產業(yè)升級，朝向開發(fā)高附加值與進口依賴高的模具。1997年11月間臺灣憑借模具產業(yè)的實力，獲得世界模具協(xié)會（ISTMA）認同獲準入會，正式成為世界模具協(xié)會會員，。整體而言，臺灣模具產業(yè)在這一階段的發(fā)展，隨著機械性能，加工技術，檢測能力的提升，以及計算機輔助設計，臺灣模具廠商供應對象已由傳統(tǒng)的民用家電，五金業(yè)和汽機車運輸工具業(yè)，提升到計算機與電子，通信與光電等精密模具，并發(fā)展出汽機車用大型鈑金沖壓，大型塑料射出及精密鍛造等模具。
1.4 世界五大塑料生產國的產能狀況
美國塑料(原料)的產量多年來一直雄居各國之首。早在80年代前期，美國塑料產量就已達2000萬噸之多，1986年增至23l0萬噸，占全球總產量8100噸的28.5％，此后美國塑料產量繼續(xù)呈現(xiàn)穩(wěn)定增長之勢，1988年、1990年、1992年、1994年、1996年和1998年分別增加到2710萬噸、2810萬噸、3010萬噸、3410萬噸、4000萬噸和4360萬噸，占世界總產量的比例從1996年起提高到30％以上。2001年美國塑料產量為4170萬噸，其中以聚乙烯為最多，達1500多萬噸。其次分別是氯乙烯650萬噸、聚丙烯720萬噸、聚苯乙烯對酞酸脂320萬噸、聚苯乙烯280萬噸。國內塑料消費量(產量+進口量一出口量)，美國也是全球最多的。美國的全部塑料消費量2001年為4280萬噸。美國人均塑料消費量也是很高的，2000年為159公斤，2001年略減為155公斤 ，居全球第3位。美國現(xiàn)有各種大小塑料企事業(yè)單位1萬多家，其中職工人數(shù)少于50人的占總數(shù)的53％，50~l00人的占21％，100~500人的占23％，超過500人的占近4％，職工總數(shù)近90萬人。在美國塑料塑件加工業(yè)的就職人數(shù)達110萬，2001年的出貨金額為2150億美元，人均出貨金額為195美元。
德國是世界最大的塑料(原料)生產國之一，上世紀90年代初的1991年、1992年和1993年，德國塑料產量都為990多萬噸，1994年增達超過1000萬噸的1110萬噸．1998年達近1300萬噸，1999年為近1400萬噸，2000年增至1550萬噸，超過日本為世界第2大塑料生產國，2001年上升為1580萬噸，2002年已過1600萬噸。2001年德國生產的種種塑料原料中，聚乙烯為285萬噸(低密度聚乙烯160萬噸，高密度聚乙烯125萬噸)，氯乙烯175萬噸，聚丙烯160萬噸。德國2001年的國內塑料消費量為1280萬噸，其中聚乙烯265萬噸，聚丙烯155萬噸．氯乙烯152萬噸。德國人均塑料消費量2001年為160公斤，在世界上僅少于比利時的172公斤，高于美國的155公斤，排在世界第2位。德國塑料塑件加工業(yè)的職工總計有近30萬人，2001年的出貨金額為360億美元，人均126美元。德國塑料塑件加工企業(yè)中職工少于50人的占44％，50~100人的占28％，100~500人的占25％，500人以上的占4％。
中國塑料工業(yè)多年持續(xù)高速增長，1991年產量僅為250萬噸，1995年增為350萬噸，1998年超過700萬噸，到2002年已增達約1400萬噸，超過日本而成為世界第3大塑料原料生產國。中國今年塑料塑件市場將持續(xù)走強，在包裝、工程、建材、農用和日用塑料塑件等各個領域都將有較大幅度的增長，需求量將超過2500萬噸。其中包裝塑料塑件今年需求量將超過850萬噸，工程塑料塑件需求量將達400萬噸左右，建材塑料塑件需求量將達300萬噸以上，農用塑料塑件需求量將在500萬噸左右，日用塑料塑件需求量約為80萬噸左右。
日本在很長的時期內都是僅次于美國的世界第2大塑料生產國。一直到1997年，日本塑料產量曾經連續(xù)多年增長，年產量在70年代中期就已達500多萬噸，1987年突破1000萬噸，1991年達約1300萬噸，1992年和1993年因受日本經濟下滑的影響，產量略有減少，分別降至1258和1225萬噸。從1994年起產量再度增長，1994年、1995年和1996年分別回升到1300萬噸、1400萬噸和1470萬噸，1997年的產量又比上年增長3.7％，達到1521萬噸，首次超過1500萬噸。但這種增勢在1998年受到遏制，產量大幅度減少。1998年，日本塑料產量為1390萬噸，比上年減少了8.7％。1999年和2000年日本塑料產量分別回升到1432萬噸和1445萬噸，但仍遠未恢復到1997年的水平。2001年和2002年日本塑料產量再度下降至1400萬噸以下的1364萬噸和1361萬噸。2002年日本塑料(原料)產量減為1361萬噸。而中國則增為1366萬噸，日本又退居第4位。
韓國塑料產量增長十分迅速，1986年超過200萬噸，1990年增達300萬噸，1992年突破500萬噸，1994年、1996年和1997年分別上升到600多萬噸、700多萬噸和800多萬噸，1998年產量增至850萬噸，1999年突破900萬噸，2001年達1200萬噸，躋身于世界5大塑料生產國之列。韓國塑料原料產品中以聚乙烯居首，2001年產量為340萬噸(低密度聚乙烯160萬噸，高密度聚乙烯180萬噸)，聚丙烯以238萬噸排在第2位，其次分別是聚酯161萬噸、氯乙烯124萬噸、ABS·AS樹脂86萬噸、聚苯乙烯77萬噸。韓國國內塑料消費量2001年420萬噸，只相當于產量的1/3略高。人均塑料消費量2001年為106公斤，韓國塑料塑件加工業(yè)的職工總數(shù)2001年為3.1萬人，出貨金額為85億美元，人均276美元。
塑料產量位居世界前10名的國家和地區(qū)還有法國660萬噸、比利時600萬噸、中國臺灣598萬噸、加拿大432萬噸和意大利385萬噸(均為2001年產量)。
1.5 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
20世紀80年代開始，發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產值已超過機床工業(yè)的產值。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以15％的增長速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展。加大了用于技術進步的投入力度，將技術進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多科研機構和大專院校也開展了模具技術的研究與開發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國成為世界超級制造大國的重要原因。今后，我國要發(fā)展成為世界制造強國，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強國。
中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經了半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產48"（約122CM）大屏幕彩電塑殼注射模具，6.5KG大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生產照相機塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術，模具的電加工和數(shù)控加工技術，快速成型與快速制模技術，新型模具材料等方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面作出了貢獻。
盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已達到國際先進水平，但無論是數(shù)量還是質量仍滿足不了國內市場的需要，每年仍需進口10多億美元的各類大型，精密，復雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術上仍有不小的差距。今后，我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術創(chuàng)新，以縮小與國際先進水平的距離。
（1）注重開發(fā)大型，精密，復雜模具；隨著我國轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密化。
（2）加強模具標準件的應用；使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質量。因此，模具標準件的應用必將日漸廣泛。
（3）推廣CAD/CAM/CAE技術；模具CAD/CAM/CAE技術是模具技術發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設計制造水平。
（4）重視快速模具制造技術，縮短模具制造周期；隨著先進制造技術的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術，高速銑削加工技術，以及自動研磨拋光技術將在模具制造中獲得更為廣泛的應用。
1.6 總體方案論證
本課題的設計目的是對典型塑料塑件的模具設計。對塑件的結構分析，測繪出正確的塑件圖，畫出零件二維圖，然后根據二維圖進行零件的三維造型。
下面對塑料塑件的模具設計。考慮到生產批量和經濟效益，還有塑件的精度等級采用一模兩腔。接著選擇注塑機，主要從注射量、鎖模力等方面進行考慮。要確保塑件及澆注系統(tǒng)所需的注射量不超過注射機最大注塑量的80％。接著根據塑件的尺寸大小選擇合理的模架和模板。然后確定澆口的形式，澆口的主要類型可以分為直接澆口、側澆口、點澆口、點澆口、扇形澆口、圓盤形澆口及環(huán)形澆口等。點澆口的優(yōu)點在于：塑件分型面處不留疤痕，澆口自動切斷，不會在塑件表面留下由于噴射帶來的噴痕和氣紋等問題。所以優(yōu)先選用點澆口作為本模具的澆口形式。在模板上直接設置冷卻水道，這同樣要遵循冷卻系統(tǒng)的設計原則，使冷卻水道盡量靠近型腔表面和盡量圍繞型腔，使塑件在成型過程中冷卻均勻。在設置頂出系統(tǒng)時，模具結構設計應盡量設法使塑件在開模過程中留在動模上，以便利用注塑機動模上的頂桿或液壓活塞頂出塑件，同時要保證塑件在頂出過程中不變形，必須正確分析塑件型腔附著力大小和所在部位，使推力均勻合理分布，塑件平穩(wěn)脫出而不變形，還要盡量不損害塑件外觀。本模具采用頂桿頂出機構，它是頂出機構中最簡單、最常見而且制造比較方便的一種形式。
第二章 透氣蓋塑件分析與模具設計
2.1 塑件的測繪
塑件為透氣蓋，材料為ABS，用游標卡尺對零件進行測繪。我們最終所需要加工得到的是制造此零件的模具型腔，而我們所取的塑件是模具生產出來的許多個塑料塑件中的一個，由于制造的原因，塑件在出模后不可避免的會產生一定的變形，因此對該零件的測量數(shù)值需要進行分析處理。如對塑件較大尺寸誤差的進行修正，對相同形狀處所測不同尺寸的取均值進行圓整，然后繪出零件的草圖。由于曲面難以直接測量，所以把曲面分成多個斷面，對斷面進行測量，以取得所需要的數(shù)據。透氣蓋如圖2-1所示：
圖2-1 塑件
2.2 塑件的工藝分析
2.2.1 分析塑件材料
該產品的成型材料是ABS?；咎匦裕篈BS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。這三種組分的各自特性，使ABS具有良好的綜合力學性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化學腐蝕性及表面硬度，丁二烯使ABS堅韌，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。ABS無毒、無味，呈微黃色，成形的塑料件有較好的光澤。密度為1.02～1.05g/cm3。
ABS有極好的抗沖壓強度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電氣性能。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經過調色可配成任何顏色。其缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70°C左右，熱變形溫度為93°C左右。耐氣候性差，在紫外線作用下變硬變脆；主要用途：ABS廣泛用于水表殼、紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具等；成型特點：ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力比較高，塑料上的脫模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加工前應進行干燥處理；易產生熔接痕，模具設計時應注意盡量減少澆口對流道的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在50～60°C，要求塑件光澤和耐用時，應控制在60～80°C。
2.2.2 分析塑件的結構工藝性
1）該塑件尺寸不大，一般精度等級。屬于中等難度的塑料模具。包括了模具的基本結構，其中有外側抽芯一處。
2）為滿足塑件表面質量要求與提高成型效率采用點澆口。
3）為了節(jié)約成本和方便加工與熱處理，型腔和型芯均采用整體鑲嵌式結構。
4）ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大，要有足夠的脫模斜度防止頂角；ABS易吸水，成型加工前應進行干燥處理；ABS易產生熔接痕，模具設計時應注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力，要注意澆口位置防止和減少熔接痕；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。 模具溫度應控制在60°～80°。
第三章 透氣蓋模具設計
3.1 選擇注塑機確定型腔數(shù)
a．根據塑件的形狀估算其體積和重量
該塑件的體積根據其塑件的三維造型通過UG測算得V≈10.117 cm3
塑件的重量G=V×=10.117 ×1.05g≈10.62g
式中為ABS密度為1.02～1.05g/cm3。
b．根據塑件的計算重量或體積，選擇設備型號規(guī)格，確定型腔數(shù)
當未限定設備時，須考慮以下因素：
a) 注塑機的最大注射量G ，每次注射量不超過最大注射量的80%，即：
n=
式中 n——型腔數(shù)；
Gj——澆注系統(tǒng)重量（g）；
Gs——單個塑件重量（g）；
G——注塑機的最大注射量（g）。
估算澆注系統(tǒng)的體積Vj,根據澆注系統(tǒng)初步設計方案進行估算Vj=3.721cm3，則澆注系統(tǒng)塑料重量Gj=Vj×=3.721×1.05g≈3.91g
設n=2,則得：
GB=≈36.32g
從計算結果，并根據塑料注射機技術規(guī)格，選用XG54-S200/400型注射機。
b) 根據塑件精度，由于該塑件精度一般，故采用多型腔即 n=2。
c) 生產批量
試制或小批量生產宜取單腔，大批大量生產宜取多腔，該塑件為大批大量生產，故宜取多型腔。
當限定在某一設備上成形時，則可根據塑件的體積或重量來確定型腔數(shù)。因此該塑件注塑成形時，首先明確在100g注射機上成形，則利用下式，計算型腔數(shù)。得：
N=
本塑件形狀比較簡單，質量較小，生產批量大，所以應使多型腔注射模具，考慮到塑件側面有?10mm圓孔，需要側向抽芯，所以模具采用一模兩腔，平衡式的型腔布置，這樣的模具結構尺寸較小，制造加工方便，生成效率高，塑件成本較低，型腔布置如圖3.1所示。
圖3.1
3.2 校核注射機的有關工藝參數(shù)
根據模具總體設計方案的結構，校驗所需注射機的能力。注塑機的規(guī)格及尺寸校核注射機有關工藝參數(shù)：
a. 注射量的校核：
由測量所得塑件的質量為21.24g，澆注系統(tǒng)的質量為3.91g，則每次注射所需的塑料為（按一模兩腔計算）：
WS=25.15g
注射機的額定注射量WZ=100g（注射機的最大注射質量按常溫下密度為1.05g／cm3的普通聚苯乙烯的對空注射量計）
查《塑料模具師設計手冊》式6-1得：
當0.9WZ≥WS即：0.9×100=90g≥25.15g時
能滿足要求。
b. 鎖模力與注塑壓力校核
查《塑料成型工藝與模具設計》式4.4
鎖模力可按下式校核
FP
式中 ——塑料熔體對型腔的成型壓力，其大小一般是注射壓力的80%Mpa，注射壓力大小查《塑料成型工藝與模具設計》表3-1的ABS的注射壓力在70～120Mpa之間。
——單個塑件在分型面上的投影面積（cm2）；
——澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積(cm2)；
FP——注射機額定鎖模力，根據表XG54-S200/400型注射機額定鎖模力為2540KN。
投影面積計算：
=1.336cm2
=0.73 cm2
代入式（2-5）
=120×80%×（2×1.336+0.73）KN=326.592KN
由于Fp=2540KN，故滿足Fp。
同時XG54-S200/400的額定注射壓力為109MPa，故也能滿足ABS塑料成形的注射壓力要求。
C. 各種規(guī)格的注射機對安裝的模具厚度有一允許范圍，模具總厚度應
在其最大模厚和最小模厚之間，即：
>H>Hmin
式中 ——注射機允許最小模厚（=165mm）;
——注射機允許最大模厚（=406mm）;
根據所選的模架，模具閉合時的厚度H為355m，在165~406之間所以，滿足要求。
d．注塑機開模行程
注射機的開模行程應大于模具開模時取出塑件的（包括澆注系統(tǒng)）所需的開模矩。
即滿足下式：
SK≥H1+H2+(5~10)
式中 SK——注塑機行程（SK=260mm）；
H1——脫模距離 （H1=65mm）；
H2——塑件高度+澆注系統(tǒng)高度（H2=50+65=115mm）。
則 H1+H2+(5~10)=65+115+10=190mm＜260mm
能滿足要求。
3.3 確定分型面
分型面的確定時非常重要的，在簡單模具中有的分型面不是水平就是垂直的，這樣的分型面壁較好處理，由于塑件結構的限制，在許多模具中，其分型面不是處于同一平面。對于這樣的分型面不在同一平面的模具，為了避免合模時動、定模兩部分發(fā)生碰撞，以及減小模具制造的難度可以利用一些角度很小的角作為分型面發(fā)生變化的部位。因此，在確定分型面上時需遵守以下原則：
a.分型面塑件應盡可能留在動?；蛳履?，以便從動?；蛳履ｍ敵?，簡化模具結構。
b.分型面塑件留于動模時，應考慮最簡頂出形式，簡化模具結構。
c.塑件有側抽芯時，應盡可能放在動?；蛳履２糠郑苊舛；蛳履瘸樾?。
d.塑件有多組抽芯時，應盡量避免長端側抽芯。
e.頭部有圓弧的塑件，采用圓弧部分分型會損傷塑件外觀。一般應選擇在頭部下端分型。
f.一般塑件分型面的選擇，應考慮到塑件的外觀，盡量避免塑件表面留有分型痕跡。
g.有同心度要求的塑件，應盡可能將型腔設在同一分型面上。
h.一般分型面應盡可能設在塑料流動方向的末端。以利于排氣。
塑件分型面的選擇應保證塑件質量的要求。
3.4 確定脫模方式
注塑模必須設有準確可靠的脫模機構，以便在每一循環(huán)中將塑件從型芯上自動地脫出模外，脫出塑件的機構稱為脫模機構或推出機構。在設置推出機構時，首先需要確定當模具開啟后塑件的留模形式，是留在動模部分還是留在定模部分，由于頂出系統(tǒng)必須時建立在塑件所滯留的模具部分中。通常，由于注塑機的頂出機構時設置在動模板的一側，因此大多數(shù)模具的頂出系統(tǒng)是安裝在動模中的。為了提高生產效率，縮短成型周期和實現(xiàn)自動化，不僅塑件需要順利的脫模，而且澆道中的塑料也必須有其特定的脫模方式。由于塑料塑件的尺寸、形狀各不相同，差距甚大，因而每副模具的頂出系統(tǒng)的結構也是各不相同的，但是對所有注塑模具頂出系統(tǒng)的要求均是相同的。頂出機構總的設計原則是：
a．盡量設法使塑件留于動模。
模具結構設計應盡量設法使塑件在開模的過程中留在動模上，以便利用注射機動模上的頂桿或其它推出機構頂出塑件。
b．確保塑件不變形不損壞完整脫出。
要保證塑件在頂出過程中不變形，必須正確分析塑件型腔附著力大小和所在部位，以便選擇合適的頂出方式和頂出裝置，使推力均勻合理分布，塑件平穩(wěn)脫出而不變形。由于塑件收縮時包緊型芯，因此頂出力作用點應盡可能靠近型芯。
c．盡量不損壞塑件的外觀。
塑件頂出方式的選擇應不影響塑件的外觀，若采用頂桿等有頂出痕跡上時，頂桿應設在塑件加工面或內側面，必要時還可以在頂桿頂部壓出裝飾文字或圖案。
d．結構可靠。
推出機構必須動作可靠、運動靈活、制造方便、維修與更換容易。
推出機構的種類按動力來源可分為手動推出，機動推出，液壓氣動推出機構。按模具中的推出零件分
1、推桿推出：推桿 是一種基本的也是一種常用的制品推出方式，常用的推桿形式有圓形、矩形、“D”形。
2、推件板推出：對于輪廓封閉且周長較長的制品，采用推件板推出結構。推件板推出部分的形狀根據制品形狀而定。
3、推管推出：適用于薄壁圓桶形塑件。
4、推塊式脫模：適用于齒輪類或一些帶有凸緣的制品，可防止塑件變形。
5、利用成型零件推出制品的脫模：使用于螺紋型環(huán)一類的制品，利用模具中某些成型零件推出塑件
6、多元聯(lián)合式脫模：對于某些深腔殼體、薄壁制品以及帶有環(huán)狀凸起、凸肋或金屬嵌件的復雜制品，為防止其出現(xiàn)缺陷，常采用兩種或兩種以上的推出機構聯(lián)合動作以完成脫模過程。
從塑件結構形狀分析，塑件內外表面沿脫模方向的脫模斜度為0.5°，以便于脫模和塑件留于動模。結合塑件特點采用推桿推出。
第四章 確定澆注系統(tǒng)形式
普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料井組成。在設計澆注系統(tǒng)之前必須確定塑件成型位置，可以才用一模兩腔，澆注系統(tǒng)的設計是注塑模具設計的一個重要的環(huán)節(jié)，它對注塑成型周期和塑件質量（如外觀，物理性能，尺寸精度）都有直接的影響，設計時必須按如下原則：
(1)型腔布置和澆口開設部位力求對稱，防止模具承受偏載而造成溢料現(xiàn)象。
(2)型腔和澆口的排列要盡可能地減少模具外形尺寸。
(3)系統(tǒng)流道應盡可能短，斷面尺寸適當（太小則壓力及熱量損失大，太大則塑料耗費大）：盡量減少彎折，表面粗糙度要低，以使熱量及壓力損失盡可能小。
(4)對多型腔應盡可能使塑料熔體在同一時間內進入各個型腔的深處及角落，及分流道盡可能平衡布置。
(5)滿足型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減少塑料的耗量。
(6)澆口位置要適當，盡量避免沖擊嵌件和細小型芯，防止型芯變形澆口的殘痕不應影響塑件的外觀。
4.1 主流道設計
主流道是指噴嘴口起至分流道入口處止的一段通道，它與注塑機噴嘴在同一軸線上，熔料在主流道并不改變方向。一般主流道的設計要點如下：
a) 為便于凝料從主流道中拉出，主流道設計成圓錐形，其錐角α=2°~4°。
b) 主流道大端處呈圓角，其半徑常取r=2~6mm,以減小料流轉向過渡時的阻力。
c) 保證塑件成型良好的前提下，主流道的長度L盡量短，否則將會使主流道凝料增多，塑料耗量大，且增加壓力損失，使塑料降溫過多而影響注射成型。
d) 為了使熔融塑料從噴嘴完全進入主流道而不溢出，應使主流道部分常設計成可拆卸的主流道襯套，以便選用優(yōu)質鋼材單獨加工和熱處理，同時其大端的圓盤凸出的定模高度H=5~10mm,也常有將模具定位環(huán)與主流道襯套分開設計的。
本模具中采用的是澆口套和定位圈。定位圈部分與注塑機定位孔相配，設計兩顆M6×20L內六角螺釘固定于定模座板，而澆口套也是設計兩顆M5×20L內六角螺釘固定于定模座板。如圖4.1、4.2所示
為了便于將凝料從主流道中取出，將主流道設計成圓錐形，起斜度為2°～10°，取其值為60，經換算得主流道大端直徑為?8mm。
主流道的形式如圖4.3所示：
圖4.1 定位圈
圖4.2 澆口套
圖4.3 主流道
4.2 分流道的設計
分流道是指主流道末端與澆口之間的部分，是指塑料熔體從主流道進入多腔模的各個型腔或單腔模多處進料的通道，起分流和轉向作用。分流道的要求是塑料熔體在流動中熱量和壓力損失最小，同時使流道中的塑料量最小。分流道的設計要點如下：
分流道的表面粗超度要求不能太低一般在Ra1.6微米，這可增加對外層塑料熔體的流動阻力，能使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層，有利于脫模。
分流道的長度要盡可能短，且彎折少，以便減少壓力損失和熱量損失，節(jié)約塑料的原材料和降低能耗。
在此選擇分流道截面為圓形，根據?塑料模具設計師手冊?表6-5可知材料為ABS的分流道直徑在4.8～9.5之間。故分流道選用梯形形截面如圖4.4所示。
圖4.4 分流道
4.3 澆口的設計
澆口的設置使一個很復雜的問題，正確的選擇澆口位置對成型塑件來說，是至關重要的。這一點，對于那些尺寸精度或外觀要求很高的塑件來說尤為突出。此種情況下，澆口位置在試模過程中，往往要經過反復更正才能選擇出最佳位置。而透氣蓋模具設計對塑件的表面外觀要求較高，為滿足塑件表面高光亮的要求與提高成型效率，采用點澆口，其優(yōu)點在于：
第一，塑件分型面處不會留有進料口的疤痕；
第二，當塑件經冷卻固化后從模具中被推頂出來時，澆口會被自動切斷，無須后處理。
第三，由于點澆口可開設在塑件表面見不到的筋、柱上，所以在成型時，不會在塑件表面留有由于噴射帶來的噴痕和氣紋等問題。如圖4-4所示：
4.4 冷料穴和拉料桿的設計
冷料穴是用來儲藏注射間隔內由于噴嘴端部溫度低造成的冷料，因冷料進入型腔會影響塑件的質量。臥式或立式注射機上的注塑模的冷料穴，一般都設置在主流道的末端，即主流道正對的模板上，直徑宜稍大于主流道大端的直徑，以利于冷料流入。常用的拉料桿結構可分為Z形拉料桿、拉料穴、球形拉料桿、圓錐形拉料桿等。
本模具中采用的是球形拉料桿，就是將拉料桿的頭部做成球形的，可將主流道凝料鉤住，開模時可將該凝料從主流道中拉出。拉料桿是固定在頂桿固定板上的，在塑件頂出時凝料一起被頂出，取塑件時朝拉料桿的側向稍許移動，即可將塑件連同澆注系統(tǒng)一起取下，因此這種拉料桿與模具中的頂桿或頂管等頂出機構一起使用。
第五章 冷卻系統(tǒng)的設計
5.1 冷卻系統(tǒng)的設計原則
a）在保證模具材料有足夠的機械強度的前提下，冷卻水道盡可能設置在靠近型腔（型芯）表面。
b）在保證模具材料有足夠的機械強度的前提下，冷卻水道應安排的盡量緊密。
c）冷卻水道的直徑應優(yōu)先采用大于6mm，并且各個水道的直徑也應盡量相同，避免由于因水道直徑不同而造成的冷卻液流速不均。
d）對于中、大型模具，由于冷卻水道很長，會造成較大的溫度梯度變化，導致在冷卻水道末端（出口處）溫度上升很高，從而影響冷卻效果。從均勻冷卻的方案考慮，對冷卻液在出、入口處的溫差，一般控制在5℃以下，而精密成型模具，多型腔模具的出、入口溫差則要控制在2～3℃以下，冷卻水道的長度在1.2～1.5以下。因此，對于中、大型模具，可將冷卻水道分成幾個獨立的回路來增大冷卻液的流量，減少壓力損失，提高傳熱效率。
e）塑件較厚的部分應特別加強冷卻。
5.2 冷卻水路的形式
冷卻水路應根據塑件的形狀、型腔內溫度的分布及澆口位置等情況設計成不同的形式。由于該塑件屬于殼類塑件，本設計選擇直流式的水路形式，由于該形式制造方便，對成型淺而面積大的塑件比較適用。
c．冷卻計算[2]
單位時間內從模具應除去的總熱量Q，可用下式計算：
Q=W1[cP(T1-T2)+L]
式中：Q——除去總熱量（J）；
W——單位時間內進入模具的塑料重量（g）；
c——塑料比熱（J/g·℃）；
T——塑料的注塑溫度（℃）；
T——模具的表面溫度（℃）；
L——塑料的熔化潛熱（J/g）。
根據塑件的材料，知c＝1.926J/ g·℃,L=1800 J/g；W=60 g, T=260 ℃,T=80℃；將這些數(shù)據代入（2-2）得：
Q=60×[1.926×（260-80）+180]J=31600J
則帶走上述熱量，所需冷卻水量按下式計算：
W=
式中：Ｗ——通過模具的冷卻水流量(g/h)；
T——出水溫度（℃）；
T——入水溫度（℃）；
Ｋ——熱傳導系數(shù)；
將K=0.64 ，T=50℃，T=20℃，代入（2-6）得：
W= g/h = 987.525g/h=0.27g/s
再由下式可求出冷卻水道的直徑：
W=V
V=d2L
d=
式中：——冷卻液密度（kg/cm3）；
V——冷卻水道體積(cm3)；
L——冷卻水道長度(cm)；
d——冷卻水道直徑(cm)。
將水的密度=0.001 kg/cm3，L=63cm,=3.14代入（2-7）得：
d=cm≈0.6cm=6mm
所以本模具冷卻水道的直徑為6mm，具體的分布如圖5.1所示