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1、前前 言言 目前，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，认识到模具技术水平的高低，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质量、效益和新产品的开发能力。 许多模具企业十分重视技术发展，加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。目前，从事模具技术研究的机构和院校已达 30 余家，从事模具技术教育的培训的院校已超过 50 余家。其中，获得国家重点资助建设的有华中理工大学模具技术国家重点实验室，上海交通大学 CAD 国家工程研究中心、北京机电研究所精冲技术国家工程研究中心和郑州工业大学橡
2、塑模具国家工程研究中心等。经过多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。模具是工业产品生产的重要工艺装备，在现代工业生产中，60%90%的工业产品需要使用模具，模具工业已经成为工业发展的基础，许多新产品的开发和研制在很大程度上都依赖于模具生产，特别是汽车、摩托车、轻工、电子、航空等行业尤为突出。模具生产的工艺水平及科技含量的高低，已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力，决定着一个国家制
3、造业的国际竞争力。 模具工业发展的关键是模具技术的进步。模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志之一。世界上许多国家都大力发展模具工业，并且已经取得了显著的经济效益。经济发展快时产品畅销，自然要求模具能跟上；而经济发展滞缓时期，产品不畅销，企业必然千方百计开发新产品，同时会对模具带来强劲需求。因此模具工业被成为不衰工业。中国模具工业的技术水平近年来也取得了长足的进步。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具上了一个新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件模具为代表，已能生产部分新型轿车的覆盖件模具。体现高水平制造技术的多工位级进模的覆盖面，已从电机、电器铁芯
4、片模具，扩展到接插件、电子枪零件、空调器散热片等家电零件模具。在大型塑料模具方面，已能生产 48 英寸电视的塑壳模具、6.5K g 大容量洗衣机全套塑料模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具。在精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模。其他类型的模具，例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等，也都达到了较高的水平，并可替代进口模具。目前，我国模具行业总产值已达 360 亿元，发展势头强劲。世界模具市场仍供不应求。近几年，世界模具市场总量已超过 700 亿美元。因此
5、研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义1。近年来，塑料模具发展很快，在国内模具工业产值中塑料模具所占比例不断扩大。电视机、空调、洗衣机等家用电器所需的塑料模具基本上可立足于国内生产。重量达 1020 吨的汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具和多达 600 腔的塑封模具已可自行生产。在精度方面，塑料尺寸精度可达 IT6-7 级，型面的粗糙度Ra0.05-0.025m，塑料模使用寿命达 100 万次以上。在塑料模具的设计制造中，CAD/CAM 技术得到较快的普及，CAE 软件已经在部分厂家应用。热流道技术得到广泛应用，气辅注射技术和高效多色注射技术也开始成功应用
6、。随着工业塑料制件和日用塑料制件的品种和需求量的日益增加，这些产品更新换代的周期越来越短，因此对塑料的品种、产量和质量都提出了越来越高的要求。这就要求塑料模具的开发、设计与制造水平也必须越来越高。塑料成型模具的质量最为关键，它的功能是双重的：赋予塑料熔体以期望的形状、性能、质量；冷却并推出成型的制件。模具是决定最终产品性能、规格、形状及尺寸精度的载体，塑料成型模具使塑料成型过程顺利进行、保证塑料成型制件质量不可缺少的工艺装备，是体现塑料成型设备高效率、高性能和合理先进塑料成型工艺的具体实施者，也是新产品开发的决定性环节。由此可见，周而复始地获得符合技术经济要求及质量稳定的塑料制件，塑料成型模具
7、的优劣成败是关键，它最能反映出整个塑料成型生产过程的技术含量及经济效益。虽然，随着我国模具行业的不断发展壮大，模具的设计与制造也愈来愈受到人们的关注。我国在塑料模的制造精度、模具标准化程度、制造周期、模具寿命以及塑料成型设备的自动化程度和精度等方面已经有了长足的进步，但与国外工业先进的国家相比，仍有一定的差距。近年来，国内一些钢铁企业相继引进和装备了一些先进的工艺设备，使模具钢的品种规格和质量都有较大的改善。在模具制造中已较广泛地采用新的钢材，如冷作模具钢 D2、D3、A1、A2、LD、65Nb 等；热作模具钢H10、H13、H21、4Cr5MoVSi、45Cr2NiMoVSi 等；塑料模具钢
8、P20、3Cr2Mo、PMS、SMI、SMII 等2。这些模具材料的应用在提高质量和使用寿命方面取得了较好的效果。 国内一些单位对多种模具抛光方法开展研究，并开发出专用抛光工具和机械。花纹蚀刻技术和工艺水平提高较快，在模具饰纹的制作中广泛应用。快速制模技术也在国内多家单位开展研究，目前研究较多的有电弧喷涂成形模具技术和等离子喷涂制模技术。中、低熔点合金模和树脂冲压模制造技术已获得成功应用，硅橡胶模也应用于新产品的开发中。国内模具企业中已有相当多的厂家普及了计算机绘图，并陆续引进了高档CAD/CAE/CAM，UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS 等著名软件在中国模具工
9、业应用已相当广泛。一些厂家还引进了 Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和 MAGMASOFT 等 CAE 软件，并成功应用于塑料模、冲压模和压铸模的设计中。近年来，我国自主开发 CAD/CAE/CAM 系统有很大发展。例如，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模 CAD/CAE/CAM 软件，上海交通大学模具 CAD 国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模 CAD 软件，北京机电研究所开发的锻模 CAD/CAE/CAM 软件，北航华正软件工程研究所开发 CAXA 软件，吉林汽车覆盖件成型技术所独立研制的商品化覆
10、盖件冲压成型分析 KMAS 软件等在国内模具行业拥有不少的用户。第第 1 1 章章产品图及工艺分析产品图及工艺分析1.1.产品图如图 1-1。12R 216545R 332R 12264111242564图 1-1 产品图Fig.1-1 Product drawing1.2. 模具工作原理该模具为扇形浇口单分型面多型腔模具，型腔（凹模）在定模上；主流道设在定模一侧，分流道设在分型面上。合模后，注射机通过喷嘴将熔料经主流道进入冷料穴，紧包在拉料杆的球头上，拉料杆固定在型芯固定板上。同时熔料经分流道注入型腔，经保压、冷却后，塑件成型。开模时，动模部分随注射机动模板一起运动，首先从分型面 1 处分型
11、，塑件连同流道内的凝料一起留在动模一侧。同时有球头拉料杆将主流道中的冷凝料拉出定模，然后在注射机的顶出装置作用下推动推杆，同时推杆推动推板推出塑件，同时冷凝料靠推板从拉料杆上刮下，从而完成一次注塑。合模时，随着各分型面的闭合,导柱进行复位，从而就可以进行下一次注塑。第第 2 2 章章对塑件进行工艺分析对塑件进行工艺分析2.1.材料性能分析丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）ABS 是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的聚合物，因此 ABS 具有良好的综合力学能力。丙烯腈使 ABS 有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，丁二烯使 ABS 坚韧，苯乙烯是它有良好的加工性和染色性能。ABS 外观为粒状或粉
12、状，呈浅象牙色，不透明但成型的塑料件有较好的光泽.它无毒、无味，易燃烧，密度为 1.081.2g/cm。 。ABS 的容重为 =1.031.07 g/cm。ABS 具有较高的抗冲击强度，且在低温下也不迅速下降；有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐旱性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电器性能。ABS 居于一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工，且易着色。ABS 几乎不受酸碱盐及水和无机化合物的影响，溶于酮、醛、酯、氯代烃中，不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。ABS 塑料表面不可接触受冰醋酸、植物油等化学药品，否则会引起应力开裂。此外，ABS 的热稳定性差，热变形温度为 93 ,脆化
13、温度为-27 ，使用的温度范围为-40100，而且 ABS 耐候性也差，紫外线作用下容易氧化降解，从而导致制件变硬变脆3。ABS 具有良好的成型性和综合力学性能，因此用途广泛，在机械工业上用来制造水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库、冰箱衬里、管道、电机外壳、仪表壳、齿轮、泵叶轮、轴承和把手等。ABS 在汽车工业上的用途也日趋增加。2.2.成型特性及条件其吸湿性强，塑料在成型前必须充分预热干燥，其含水量应小于 0.3%。对于要求表面光泽的零件，塑料在成型前更应进行长时间预热干燥；流动性中等，溢边值 0.04mm；塑料的加热温度对塑件的质量影响较大，温度过高易于分解。成型时宜采用较高的加热温度和较高的注射
14、压力。且零件壁厚基本均勻，所有笔厚均大于塑件的最小壁厚 0.8mm，注射成型时应不会发生填充不足现象。第第 3 3 章章模具结构的确定模具结构的确定3.1. 确定模具基本结构经分析，该零件成型时不用侧向外抽芯，可能适合的模具结构有两种，即单分型面和双分型面注射模。方案一 单分型面注射模 型腔在动模上；主流道设在定模一侧，分流道设在分型面上，开模后塑件连同流道内的凝料一起留在动模一侧；动模上设有顶出机构，用以顶出塑件和流道内的凝料。可能的浇口形式有：点浇口、侧浇口、扇形浇口、重叠式浇口和潜伏式浇口等。 方案二 双分型面注射模 它从不同的分型面分别取出流道内的凝料和塑件，又称为三板式注射模具与单分
15、型面注射模相比，三板式注射模具增加了一个可以动的中间板。中间板使用于采用点浇口进料的单型腔和多型腔模具。在开模时由于定距拉板的限制，中间板与定模板作定距离的分，以便取出这两块板之间流道内的凝料，而利用推板或推杆将型芯上的塑件脱出。适合的浇口形式有：点浇口、直接浇口、侧浇口、扇形浇口、重叠式浇口等。该类模具脱模时还必须有顺序脱模机构，模具结构复杂。本次设计选择 A3型模架结构，单分型面注射模，扇形浇口进料，推件板一次推出机构。综上，该设计可采用一模四腔，或一模两腔的平衡式布置这两种方案，考虑实际经济因素，采用前一种方案，其原理结构图见图纸。3.2. 分型面位置的确定分型面指的是注射成型后，能取出
16、塑料制件的动、定模部分的接合面。分型面确定后，塑件在模具中的位置出就确定了。分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，分型面的类型、形状及位置与模具的整体结构、浇注系统设计、塑件的脱模和模具的制造工艺等有关，不仅直接关系到模具结构的复杂程度，也关系到塑件的成型质量如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：分型面应选在塑件外形最大轮廓处；一、便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边；二、保证塑件的精度要求；三、满足塑件的外观质量要求；四、便于模具加工制造；五、对成型面积的影响；六、对排气效果的影响；七、对侧向抽芯的影响。其中最重要的是第二、五、和八点。为了便于模具加工制造，应尽是选择平直分型面工易于加工的分型面。这里考虑塑件外观质量，将分型面设在塑件上表面处，位置的确定
