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1、河南机电高等专科学校毕业设计说明书11 1 绪论绪论模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑料工业的迅速发展以及塑料制品在航空、航天、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求越来越高，传统的模具设计方法已无法适应产品更新换代和提高质量的要求。1.1 塑料模具的功用塑料模具的功用在高分子材料加工领域中，用于塑料制品成型的模具，称为塑料成型模具，简称塑料模。在塑料材料，制品设计及加工工艺确定以后，塑料模设计对制品质量与产量就具有决定性的影响。首先模腔形状，流道尺寸，表面粗糙度，分型面，进浇与排气位置选择，脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品的尺寸精度和形状精度以及塑件的力
2、学性能，应力大小，表面质量与内在质量等，起着十分重要的影响。其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度具有重要的影响。再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模具外，一般说来制模费用时十分昂贵的，大型塑料模更是如此。现代塑料制品生产中，合理的加工工艺，高效率的设备和先进的模具，被意为塑料制品成型技术的“三大支柱” 。尤其是塑料模对实现塑件加工工艺要求，塑件使用要求和塑件外观造型要求，起着无可替代的作用。高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的性能。此外，塑件生产与产品更新均以模具制造和更新为前提。1.2 模具行业发展现状及发展趋势模具行业发展现状
3、及发展趋势1.2.11.2.1 国内模具发展现状及发展趋势国内模具发展现状及发展趋势随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。近年来，随着我国产品制造业蓬勃发展，模具制造业也相应进入了高速发展时期。据中国模具工业协会统计，1995 年我国模具工业总产值约为 145 亿，而 2003 年已达 450亿左右，年均增长 14%。另据统计，我国（不含台湾、香港、澳门地区）现有模具生产厂点已超过 20000 家，从业人员有 60 万人，模具年产值在一亿以上的企业已达十多家。可以预见，我国经济的高速发展将对模具提出更为大量、迫切的需求，特河南机电高等专科学校毕业设计说明书2别需要发展
4、大型、精密、复杂、长寿命的模具。同时要求模具设计、制造和生产周期要达到全新的水平。我国模具制造业面临着发展的机遇，但同时也面临着更大的挑战。虽然我国模具行业发展迅速，但还远远不能适应国民经济发展的需要。我国模具行业尚存在很大的不足，主要表现在以下几个方面:第一、体制不全，基础薄弱。 “三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。第二、开发能力较差，经济效益欠佳。我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品
5、开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合 1 万美元，国外模具工业发达国家大多是 1520 万美元，有的高达2530 万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。第三、工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低。虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和 CAD/CAM 应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。第四、专业
6、化、标准化、商品化的程度低、协作差。由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占 45%左右，其余为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。第五、模具材料及模具相关技术落后。模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。
7、根据国内和国际模具市场的发展状况，有关专家预测，未来我国的模具经过行业结构调整后，将呈现十大发展趋势：一是模具日趋大型化；二是模具的精度将越河南机电高等专科学校毕业设计说明书3来越高；三是多功能复合模具将进一步发展；四是热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高；五是气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将有较大发展；六是模具标准化和模具标准件的应用将日渐广泛；七是快速经济模具的前景十分广阔；八是压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求；九是塑料模具的比例将不断增大；十是模具技术含量将不断提高，中高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所导致的模具市场未来走势的
8、变化。1.2.2 国外模具的现状和发展趋势国外模具的现状和发展趋势在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中，6080的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。随着科学技术的发展，国外一些掌握和运用高新技术的人才。如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高。故人均产值也较高。我国模具标准件使用覆盖率只有 45%，而国外先进国家模具标
9、准件使用覆盖率却已达 70%以上。综观模具行业发展现状，国外模具发展趋势主要表现在以下几个方面：理论研究的加强和模具的标准化；模具 CAD/CAE/CAM 正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展；模具检测、加工设备向精密、高效和多功能方向发展；快速经济制模技术；模具材料及表面处理技术发展迅速；模具工业新工艺、新理念和新模式逐步得到了认同。1.31.3 塑料模具的发展展望塑料模具的发展展望随着塑料模具市场的发展，塑料新材料及多样化成型方式必然会不断发展，对模具要求也一定会越来越高。为了满足市场的需要，未来的塑料模具无论是品种，结构，性能还是加工都必将会有较快发展，而且这种发展必须跟上时代步伐
10、。展望未来，下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广。当然，这是需要开拓，创新和付出艰苦努力的。（1）超大型，超精密，长寿命，高效模具将得到发展。（2）多样材质，多种颜色，多层多腔，多种成型方法一体化的模具将得到发展。河南机电高等专科学校毕业设计说明书4压缩模彩印模搪塑模热压印模吹塑模挤出模注射模压注模真空成型模塑料成型方法及其模具（3）各种快速经济模具，特别是与快速成型技术相结合的 RP/RT 技术将得到快速发展。（4）模具设计，加工及各种管理将向数字化，信息化方向发展，CAD/CAE/CAM/CAPP 及 POM/PLM/ERP 等将向智能化，集成化和网络化方向发展。（5）更加高
11、速，更加高精度，更加智能化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广应用。（6）更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之而来也会产生一些特殊的更为先进的加工方法。（7）各种模具型腔表面处理技术，如涂覆，修补，研磨，抛光等新工艺将不断得到发展。（8）逆向工程，并行工程，复合加工乃至虚拟技术将进一步得到发展。（9）热流道技术将会迅速发展，气辅和其他注射成型工艺及模具也将会有所发展。（10）模具标准化程度将会不断提高。（11） “绿色模具”的概念将日益被重视。今后的模具，从结构设计，原材料选用，制造工艺，模具修复，报废以及模具的回收利用等发面，都将越来越考虑其节约资源，重复利用，利于环保以
12、及可持续发展这一趋向。1.41.4 塑料模具的分类塑料模具的分类按照塑料制品成型主要方法的不同，塑料模具的类型很多，如图 1 所示，其主要的类别有以下几种：河南机电高等专科学校毕业设计说明书5图 1 模具的分类1.注塑模通过注射机的螺杆或活塞，使料筒内塑化熔融的塑料经喷嘴和浇注系统注入型腔，并固化成型所用的模具，称为注射模。注射模主要用于热塑性塑料成型，近年来也越来越多地用于热固性塑料制品成型。这是一类用途宽，占有比重大，技术较为成熟的塑料模具。根据材料或塑件结构或成型过程不同，有热固性塑料注射模，结构泡沫注射模和反应成型注射模以及气辅注射模等。2.压缩模使直接放入型腔内的塑料熔融，并固化成型
13、所用的模具，称为压缩模。压缩模主要用于热固性塑料制品的成型，但也可用于热塑性塑料制品成型。另外，还可用于冷压成型聚四氟乙烯塑件，此种模具为压锭模。3.压注模通过柱塞，使加料腔内塑化熔融的塑料经浇注系统注入闭合型腔，并固化成型所用的模具，称为压注模。压注模多用于热固性塑料制品的成型。4.挤出模用于连续挤出成型塑料型材的模具，统称挤出模，也称为挤出机头。这是又一大类用途很宽，品种繁多的塑料模具，主要用于塑料棒材，管材，板材电线电缆包段，复合型材及异性材的成型加工，也用于中空制品的型坯成型，此种模具称为型坯模或型坯机头。5.中空吹塑模将挤出或注射出来的，尚处于塑化状态的管状型坯，趁热放置于模具型腔内
14、，立即在管状型坯中心通以压缩空气，致使型坯膨胀而紧贴与型腔壁上，经冷却固化后即得一中空制品。凡此种塑料制品成型方法所用的模具，称为中空吹塑模。主要用于热固性塑料的中空容器类的制品成型。6.气压成型模通常以一单一的阴模或阳模形式构成。将预先制备的塑料片材周边紧压与模具周边，并加热使之软化，然后于仅靠模具的一侧抽真空，或在其反面充以压缩空气，河南机电高等专科学校毕业设计说明书6使塑片材紧贴与模具上，经冷却定型后即得一热成型制品。1.51.5 本课题的意义、目的及应达到的要求本课题的意义、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，总结以前我们所学的知识，使之成为一
15、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。本设计的目的是在我们毕业前夕，将通过毕业实习和毕业设计的实践环节，对模具设计与制造知识进行全面的总结和应用，提高综合能力以及扩大模具领域的新知识。具体的要求是：1 系统总结，巩固三年来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。河南机电高等
16、专科学校毕业设计说明书72 2 模塑工艺规程的编制模塑工艺规程的编制图 2 外壳零件图该塑件是外壳产品，其零件图如图 2 所示。本塑件的材料采用尼龙 1010，生产类型为中等批量生产。河南机电高等专科学校毕业设计说明书82.12.1 塑件的工艺性分析塑件的工艺性分析2.1.12.1.1 塑件的原材料分析塑件的原材料分析塑件的材料采用尼龙 1010，属热塑性塑料。从使用性能上看，尼龙 1010 是半透明，吸水小，耐寒性较好，坚韧耐磨耐油耐水，抗霉菌，但吸水性大；从成型性能上看，塑件壁不宜取厚，并应均匀，脱模度不宜取小，尤其对厚壁及深高塑件更应取大。受热时间不宜超过 30min，料温高则收缩大，易出飞边，收缩小，取向性强，注射压力低易发生凹痕，波纹。成型周期按塑件壁厚而定，厚则取长，薄则取短，为了减少收缩，凹痕缩孔，一般宜取低模温高注射压力的成形条件，以及采用白油作脱模剂;尼龙 1010 的主要技术指标：密度是 1.04kg/dm 比体积是 0.96dm /kg吸水率33是 0.20.4收缩率是 1.32.3s熔点是 205t/ c热变形温度是 55
