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1、艺术与信息工程学院毕业设计方案 题目：塑料梳子模具设计子题： 专 业： 机械工程及自动化指导教师： 学生姓名： 班级-学号： 2014年 12 月19 日1. 绪 论模具工艺是工业生产的基础工艺装备，被称为工业之母。模具是大批量生产各种机电与家电产品零件必备的基础工艺装备，是进行少无切削加工的主要工具。75%的粗加工零件和精加工零件都是由模具工艺成型的，绝大部分塑料制品也由模具成型。模具工艺涉及机械、电子、汽车、化工、冶金、建材、轻工业等各个行业，有十分广泛的应用范围。自80年代以来，我国模具工业也迅速发展，在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例将逐步提高。模具技术水平的高低，将直接影响
2、产品质量、成本、产量、新产品的投产和老产品更新换代的周期，以及企业产品结构调整速度与市场竞争力。因此，模具技术水平是衡量一个国家制造技术水平的主要标志，模具工业的发展是国家制造业发展的前提，是国民经济的基础工业。全套图纸，加1538937061.1 国外塑料模具的发展状况 国外先进国家对发展塑料模很重视，塑料模比例一般占30%-40%。国外模具日趋专业化、标准化程度高、设计和工艺技术先进，如模具CAD/CAM技术采用普遍，加工设备数控化率高等，模具生产效率高、周期短。工艺装备水平CAE技术在欧美已经逐渐成熟。在注射模设计中应用CAE分析软件，模拟塑料的冲模过程，分析冷却过程，预测成型过程中可能
3、发生的缺陷。CAE技术在模具设计中的作用越来越大。一些寿命高的和高精度的模具拿制作模具的原材料来说，国内的材料很难达到大型、精密模具所需要的性能要求、CAE CAD CAM.CAPP等软件很多都是国外的。拿塑封模具来说，国外一次可以加工出上百个型腔的模具，还有热流道技术、气辅成型这些工艺应用都很普遍。德国的模具很多采用热流道技术，使用热流道技术，产品的质量好，成型周期短，精度高。 美国塑料(原料)的产量多年来一直雄居各国之首。早在80年代前期，美国塑料产量就已达2000万吨之多，1986年增至2310万吨，占全球总产量8100吨的28.5，此后美国塑料产量继续呈现稳定增长之势。德国是世界最大的
4、塑料(原料)生产国之一，上世纪90年代初，德国塑料产量就为990多万吨，2000年增加至1550万吨，超过日本成为世界第2大塑料生产国，德国2001年的国内塑料消费量为1280万吨，其中聚乙烯265万吨，聚丙烯155万吨氯乙烯152万吨。日本在很长一段时期内都是仅次于美国的世界第2大塑料生产国。日本的塑料产量曾经连续多年增长，年产量在70年代中期就已达500多万吨，1991年达约1300万吨，1992年和1993年因受经济下滑的影响，产量略有减少。从1994年起产量再度增长，1997年产量达到1521万吨，首次超过1500万吨。但这种增势在1998年受到遏制，产量大幅度减少。到2002年日本塑
5、料(原料)的产量减至1361万吨。此时中国增为1366万吨，日本退居第4位。韩国塑料产量增长十分迅速，1986年超过200万吨，2001年达1200万吨，跻身于世界5大塑料生产国之列。韩国塑料原料产品中以聚乙烯居首，聚丙烯以238万吨排在第2位。1.2 我国塑料模具的发展状况 我国的塑料模具工业从起步到现在历经半个多世纪，有了很大的发展，模具水平也有了较大程度的提高。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；在精密塑料模具方面，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。如我国制造的多腔VCD和D
6、VD齿轮模具，所生产的齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。 在成型工艺方面，高效多色注射模、多材质塑料成型模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大的进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司等厂家成功地在2934英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术。热流道模具也开始推广， 一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道
7、的采用率达不到10%，与国外的5080%相比，差距较大。 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。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
8、具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。1.3 注射模具的发展趋势 塑料制品在日常生活中有着广泛的利用，模具技术已经成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。模具市场的总体趋热是平稳向上的，近年来，人们对各种设备和用品轻量化及美观和手感的要求越来越高，这就为塑料制品提供了更加广阔的市场，塑料制品的发展，必然要求塑料模具随之发展。因此，塑料模具的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，对塑料模具提出的要求也越来越高。由于近年来在进口模具中精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化
9、率角度出发，此类模具在市场上的份额也将逐步增大。同时，建筑业的迅猛发展，使各种异型材挤出模具、PVC塑料管材管接头模具成为模具市场中新的经济增长点，高速公路的迅速发展，对汽车轮胎也提出了更高的要求，以塑代金属使塑料模具在汽车、家电、办公用品、工业电器、建筑材料、电子通信等主要领域快速发展运作起来。但从整体来看，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，但结合国民经济发展的需求，与世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。1.4 模具的分类和占有量模具主要类型有：冲锻摸、塑料模、压铸模、粉末冶金模、玻璃模、橡胶模、陶
10、瓷模等。除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。1.4.1 塑料模概述塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的35，而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。1.4.2 锻模概述锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具
11、，超塑性模具等。1.4.3 冲模概述冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的50以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，弯曲模，卷边模，切口模，切边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。1.4.4 压铸模概述压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的6。1.4.5 粉末冶金模概述粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。模具所涉及的工艺繁多
12、，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属材料，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。1.5 注射模具概述注射成型的原理是将颗粒状或粉状塑料从注射机的料斗送进加热的料筒中，经过加热熔融塑化成为粘流态熔体，在注射机柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过喷嘴注入磨具型腔，经过一定时间的保压。冷却定型后可保持模具型腔所赋予的形状，然后开模分型获得成型塑件。1.5.1 注射模具设计的特点塑料注射模可成型各种形状的塑料制品，具有成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精密、带有嵌件的塑料制品，且生产效率高，易于实现自动化生产的特点，是热塑性塑料制品的一种主
13、要成型方式。但由于注射成型的设备及模具制造费用较高，所以不适于单件及小批量塑料制品的生产。注塑件的生产中，通常以最终塑料制品的质量来评价模具的设计和制造质量。注塑件的质量包括表观质量和内在质量。表观质量通常以塑件的形状和尺寸精度来衡量，其主要包括注塑件的表面粗糙度和表观缺陷状况（凹陷、气孔、无光泽、发白、银文、剥层、暗斑纹、烧焦、翘曲、溢料飞边及可见融合度缝）。内在质量即性质质量，包括熔合缝强度、残余应力、取向、密度、收缩等。1.5.2 注射模具的组成注射模的结构由注射机的形式、制品的复杂程度以及模具内的型腔数目所决定的。无论简单还是复杂，注射模均由定模和动模两大部分组成。根据模具中各零件所起
14、的作用，又可细分为以下几部分： （1）成型零部件成型零件是构成模具型腔并直接与塑料熔体相接触并成型制品的模具零件和部件。通常包括凸模、凹模、型芯、镶件、成型杆等零部件。在模具的动、定模部分合模后成型零部件构成了模具的型腔，从而决定了塑件的内、外轮廓尺寸。 （2）浇注系统由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道称为浇注系统，通常由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。 （3）导向与定位机构确保动模和定模闭合时能够准确导向和定位对中。对于深腔注射模需要在主分型面上设有锥面定位装置；此外，为保证脱模机构的运动与定位，在推板与动模板之间也需设置导向机构。 （4）脱模机构脱模机构是指开模过程的后期将制品从模具中脱出
15、的机构。一般有三种方式：顶出机构、浇注系统脱出机构以及侧抽芯机构。 （5）侧向分型抽芯机构主要指带有侧凹或侧孔的制品在脱出模具之前，必须先进行侧向分型将型芯侧向抽出。包括斜导柱、滑块、楔紧块、滑块定位装置、侧抽芯和抽芯液压缸等。 （6）温度调节系统为满足注射成型工艺对模具温度的要求，模具应设有冷却或加热的温度调节系统。其中，冷却系统主要采用循环水冷却方式；加热系统主要采取通入热水、蒸汽、热油和置入加热元件等，有些注射模须配备模温自动调节装置。 （7）排气系统在注射成型过程中需要将型腔内原有的空气和塑料熔体中逸出的气体排出，因此，须在模具分型面上开设排气槽。型腔内排气量不大时，直接利用分型面之间的间隙自然排气，或者利用模具的推杆与配合孔之间的活动间隙排气；而对于一些大型注射模，则应该预先设置排气槽。1.5.3 注射模具的分类注射模具的分类方法有很多，按照所用注射剂的类型可分为卧式（或立式）注射机用注射模和直角式注射机用注射模；按照模具型腔数目可分为单型腔和多型腔注射模；但是，从模具设计角度来看，依据模具的总体结构特征分类较为合适。通常被分为以下七类： （1）单分型面注射模单分型面注射模具又称为两板式模具，它是注射模中最简单最常见的一种结构形式，占全部注射模的70%左右。
