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1、精选优质文档-倾情为你奉上1 引言1.1 概述模具工业是国民经济的基础工业，被称为“工业之母”。在塑料制品生产过程中，模具的设计是相当重要的一环；因为模具的好坏直接影响到塑件质量，以及价格的高低。所以作为一名模具设计者，应该具备以下基本要求：模具的结构基本合理；能够实现塑件的自动脱模；在此基础上尽可能优化结构，降低优化结构和成本。1.2 国内的发展情况目前国内模具行业的基本情况是，随着轻工业及汽车制造业的迅发展，模具设计制造日渐受到人们广泛关注，已形成一个行业。但是我国模具行业缺乏技术人员，存在品种少、精度低、制造周期长、寿命短、供不应求的状况。一些大型、精密、复杂的模具还不能自行制造，需要每
2、年花几百万、上千万美元从国外进口，制约了工业的发展，所以在我国大力发展模具行业势在必行。目前存在的主要问题是：（1）目前虽然我国从事塑料设计的人员不少，但大多专业知识不够丰富，没有受过系统专门系统的训练，所以高水平的设计人员不多；专业书籍缺乏，没有一套我国自己的设计理论与设计数据，大多数模具设计者都是依靠自己的设计经验来设计新的模具，知识更新很慢。（2）从设计结构上看，我们的设计还不够细致，许多细节考虑的欠周到，以至于模具使用受命不长，特别是冷却系统和热流道技术，在这方面与国外的差距更大。（3）从模具材料看，我国的塑料模具钢起步时间不长，而国际上塑料模具钢的品种则有很多可供选择。目前，我国虽然
3、也有个别品种诸如预硬化钢具有较好的质量，但应用较少，主要是国产的钻头、端铣刀等切削工具难以切削诸如HRC40 等很硬的钢。（4）从加工工艺水平看，主要是设备水平不高，专门设备使用的少，加工出来的模具表面精度很难达到国外水平，检测手段落后，模具装配水平不高，导致容易出现溢料或错位现象。为了提高模具企业的设计水平和加工能力。中国模具协会向全国模具行业推荐适合于模具企业用的CAD/CAM 系统。但国内优秀的CAD/CAM 系统很少，只有少数适合模具行业应用。而国外购买的虽有强大的三维曲面造型能力.强大的结构有限元分所能力.强大的计算机辅助制造能力.产品数据管理能力等，但价格昂贵，一般企业难以支持。1
4、.3 国外的发展情况国外的模具发展状况具体表现为以下七个特征：（1） 集成化技术现代模具设计制造系统不仅应强调信息的集成，更应该强调技术人和管理的集成。在开发模式制造系统时强调“多集成”的概念，即信息集成、智能集成、串并行工作机制集成及人员集成，3这更适合未来制造系统的需要。（2） 智能化技术应用人工智能技术实品。此时需要通过实物的测量，然后利用测量数据进行实物的CAD 几何模型的重新构造。这种过程就是反求工程RE。建立了CAD 几何模型后，就可以依据这种数字化的几何模型用于后续的许多操作。（3） 快速成形制造技术快速成形制造技术 RPM 基于层制造原理，迅速制造出产品原型，而与零件的几何复杂
5、程度无关，尤其在具有复杂曲面形状的产品制造中更能显示其优越性。它不仅能够迅速制造出原型供设计评估.装配校检.功能实验。而且还可以通过形状复制，快速经济地制造出产品模具，从而避免了传统模具制造的费时和耗成本的NC加工，因而RPM 技术在模具制造中发挥着重要的作用。1.4 本课题的研究内容、主要目的1.4.1 本课题的研究内容：做蜂蜜瓶盖塑料模具设计，使该塑料模结构简单，型腔.型芯等机构设计合理，并实现齿轮抽芯脱模。并书写开题报告，和模具说明书。根据说明书画模具CAD图。1.4.2 本课题的研究要求（1） 此塑件外表面有止转花纹，并且要光滑。（2） 要使注射模结构简单，并有齿轮抽芯。（3） 流道设
6、计合理，可保证产品质量并且又节约生产原材料。（4） 了解聚乙烯（PE）的性能.特性和设计时的要求。1.4.3 本课题的研究目的（1） 检验理论知识掌握情况，将理论与实践结合。（2） 掌握进行模具设计的方法、过程，为将来走向工作岗位进行科技开发工作和撰写科研论文打下基础。（3） 培养自己的动手能力、创新能力、计算机运用能力。1.5 研究意义（1） 对于模具的设计可以从选材到设计到成型有一个完整的了解和初步的掌握。以进一步的熟练掌握AuToCAD和PROE的运用。（2） 锻炼自己的独立思考能力和创造能力，为更好更快的适应工作作准备。2 分析制品及材料工艺性2.1 分析塑件的结构工艺性该塑件是一蜂蜜
7、瓶盖，塑件壁薄属薄壁塑件，其塑件图见图 21图21 蜂蜜瓶盖（1）结构分析从塑料制品图可见，该制品整体结构比较简单，止转筋比较简单，只是螺纹比较复杂。（2）尺寸精度分析该制品除了配合尺寸要求精度较高外，其他尺寸精度要求相对较低，一般精度等级（MT5），对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。（3）表面质量分析该零件表面质量要求较高，外表面不得有熔接痕、气痕、飞边等缺陷产生.。综合分析可以看出，注射时在工艺参数控制的较好的情况下，该制品的成型要求可以得到保证。满足了制品表面光滑的要求与提高美观效果。2.2 分析制品原材料的工艺性给定的塑件材料选用聚乙烯（PE）2.2.1 聚乙烯的基本特性 聚乙烯是
8、一种性能优异的工程塑料。具有非常优异的综合性能。如极高的耐磨、抗冲击性能、很低的摩擦系数，良好的自润滑性能，优良的耐低温、耐化学腐蚀等。聚乙烯是塑料工业中产量最大的品种。按聚合时采用的压力不同可分为高压、中压、和低压三种。低压聚乙烯的分子链上支链较少，相对分子质量、结晶度和密度较高（故又称高密度聚乙烯，所以低压聚乙烯比较硬，耐磨、耐蚀、耐热及绝缘性能好。高压聚乙烯分子带有许多支链，因而相对分子质量较小，结晶度和密度较低（故称低密度聚乙烯），且具有较好的柔软性、耐冲击性及透明性。蜂蜜瓶盖用的是高压聚乙烯。聚乙烯无毒、无味、呈乳白色。密度为0.910.96g/,为结晶型塑料。聚乙烯有一定的机械强度
9、，但与其他塑料相比其机械强度低，表面硬度差。聚乙烯的绝缘性能优异，常温下聚乙烯不溶于任何一种已知的溶剂，并耐稀硫酸、稀硝酸和任何浓度的其他酸以及各种浓度的碱、盐溶液。聚乙烯有高度的耐水性，长期接触水其性能可保持不变。聚乙烯透水气性能较差，而透氧气和二氧化碳以及许多有机物质蒸汽的性能好。聚乙烯在热、光、氧气的作用下会产生老化和变脆。一般高压聚乙烯的使用温度在80C左右，低压聚乙烯为100C左右。聚乙烯能耐寒，在-60C仍有较好的力学性能，-70C时仍有一定的柔软性。主要用途 低压聚乙烯可用于制造塑料管、塑料板、塑料绳以及承载力不高的零件，如齿轮、轴承等；高压聚乙烯常用于制作塑料薄膜、软管、塑料瓶
10、以及电气工业的绝缘零件和包覆电缆等。成型特点 聚乙烯成型时，在流动方向与垂直方向上的收缩差异较大。注射方向的收缩率大于垂直方向的收缩率，易产生变形，并使塑件浇口周围部位的脆性增加；聚乙烯收缩率的绝对值较大，成型收缩率也较大，易产生缩孔；冷却速度变慢，必须充分冷却，且冷却速度要均匀；质软易脱模，塑件有浅的侧凹时可强行脱模。3 型腔、分型面及排气槽布置3.1 分型面位置的确定模具上用以取出塑件或取出浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面，分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动充填性及制品的脱模，分型面的位置也影响着成型零部件
11、的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键内容。选择分型面应该遵循如下规则：（1） 分型面应选在塑件外形最大轮廓处当已经初步确定塑件的分型方向后分型面应选在塑件外形最大轮廓处，即通过该方向塑件的截面积最大，否则塑件无法从形腔中脱出。这是一条根本原则。（2） 保证塑件的精度和外观要求分型面不要选择在塑件光滑的外表面，避免影响外光质量；将塑件要求同轴度的部分全部放到分型面的同一侧，以确保塑件的同轴度；要考虑减小脱模斜度造成塑件大、小端的尺寸差异要求等。（3） 分型面的数目及形状 通常只采用一个与注射机开模运动方向相垂直的分型面，特殊情况下才采用一
12、个以上的分型面或其它形状的分型面。确定分型面的形状时应以模具制造及脱模方便为原则。如具有弯曲形状的牙刷柄，其模具的分型面应以塑件的弯曲中心面选作分型面为好。（4） 型腔方位的确定 在决定型腔（塑件）在模具内的方位时，分型面的选择应尽量防止形成侧孔或侧凹，以避免采用较复杂的模具结构。塑件如果带有侧孔，须采用具有较复杂侧向抽芯机构模具才能脱模。（5） 考虑侧向轴拔距 一般机械式分型抽芯机构的侧向抽拔距都较小，因此选择分型面时应将抽芯或分型距离长的方向置于动、定模的开合模方向上，而将短抽拔距作为侧向分型或抽芯。并注意将侧抽芯放在动模边，避免定模抽芯。并注意将侧抽芯放在动模边，避免定模抽芯。（6） 确
13、定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模从制件的顶出考虑分型面要尽可能地使制件留在动模边，当制件的壁相当厚但内孔较小时，则对型芯的包紧力很少常不能确切判断制件中留在型芯上还是在凹模内。这时可将型芯和凹模的主要部分都设在动模边，利用顶管脱模，当制件的孔内有管件（无螺纹连接）的金属嵌中时，则不会对型芯产生包紧力。模具脱模机构通常设置在动模一侧，故选择分型面时应尽可能使开模后塑件留在动模一侧。这对于自动化生产所用的模具，尤其显得重要。（7） 锁紧模具的要求 侧向合模锁紧力较小，故对于投影面积较大的大型塑件，应将投影面积大的方向放在动、定模的合模方向上，而将投影面积较小的方向作为侧向分型面。（8） 有利于排
14、气 当分型面作为主要排气渠道时，应将分型面设计在塑料熔体的流动末端，以利排气。（9） 模具零件易加工选择分型面时，应使模具分割成便于加工的零件，以减小机械加工困难。蜂蜜瓶盖属于薄壁壳体，塑件成型后收缩紧紧包住型芯，故将型芯设在动模边，凹模设在定模边，开模后塑件留于动模，以利脱模。本设计分型面如图 31 所示：图 31 分型面3.2 型腔数目的确定及其布置型腔指模具中成形塑件的空腔，而该空腔是塑件的负形，除去具体尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不过凸凹相反而己。注射成形是先闭模以形成空腔，而后进料成形，因此必须由两部分或（两部分以上）形成这一空腔型腔。其凹入的部分称为凹模，凸出的部分称
15、为型芯。为了使模具与注射机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目。注塑模的型腔数目，可以是一模一腔，每一次注射生产一个塑件。也可以是多腔，每一次注射生产多个塑件。每一副模具中，型腔数目的多少与下列条件有关。（1） 按注射机的最大注射量确定型腔数目型腔数目n可用右式表示； 注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8; 注射机最大注射量，cm或g; 浇注系统凝料量，cm或g； 单个塑件体积或质量，cm或g；（2）按注射机的额定锁模力确定型腔数目锁模力是在成型时锁紧模具的最大力。用于实现动、定模紧密闭合，保证塑料制品的尺寸精度，尽量减少分型面处的溢边（或毛边）厚度和确保操作者的人身安全。因此，成型时高压熔融塑料在分型面上显现的张力应小于锁模力。该张力大小等于塑料制品加上浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和乘以型腔内熔融塑料的平均压力。型腔数目n可用下式表示： （3） 按塑件的精度要求确定型腔的数目 生产经验表明
