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1、1 塑料料模具概概论1.1论论文背景景及意义义随着市场场竞争趋趋势日益益加，使使产品功功能多元元化增加加，同时产品品的生命命周期不不断缩短短，塑料料产品结结构变得得多样化化和复杂杂化，客客户对产产品质量量的要求求也越来来越高。在在一定程程度上使使模具设设计和注注射成型型过程的的趋于复复杂，某某些注射射成型问问题甚至至是经验丰富富的模具具设计师师和注射射工艺师师都难以以把握和解解决。在注射射模具的的设计过过程中，首先考虑的一般是模具结构本身的需要，在满足这个要求之后才考虑注射制品的需要。例如，传统规的注射模设计通常是根据经验来确定浇注系统和冷却系统的形式和尺寸，而并非根据流动分析的方法来确定。在
2、最后的试模过程中通过反复的调整模具的浇注系统和冷却系统参数以求基本达到产品的质量要求。这样势必将造成模具试模周期过长、试模成本过高，从而严重影响了企业的经济效益和竞争力。因此，塑料熔体注射成型过程的设计和计算产品结构设计、模具结构以及注射成型工艺都具有非常重要的指导性意义。1.2课课题国内内外发展展现状当今世界界，模具具生产技技术水平平的高低低已经成成为衡量量一个国国家制造造水平高高低的重重要标志志之一，因因为模具具的质量在在很大程程度上决决定了产品的质量、效效益以及及新产品品的开发发能力。塑塑料模具具的发展展是随着着塑料工工业的发发展而发发展起来来的。随着着经济的的发展人人们对生生活的质质量
3、要求求越来越越高，对对设备和和用品的的外观、舒适适度、轻轻量化以以及价格格的要求求越来越越高，这这就使塑塑料制品品有了更更为广阔阔的市场场前景。塑塑料模具具产业的的发展进进步，对对塑料制制品业的的发展起起到了关关键性的的作用。塑塑料制品品在家电电、汽车车、办公公用品、IIT信息息、工业电电器等各各个行业业的发展非常常迅速，使使得塑料料模具行行业也快快速发展展。1.2.1主要要研究成成果塑料注射射模具的的发展在在我国起起步比较晚，但但发展速速度很快快，特别别是在近近些年来来，无论论是在质量量和技术上，还还是在制制造能力力上都有有很大的的发展和和进步。主主要成就就有以下几个个方面：CADD/CAA
4、M/CCAE技技术在塑塑料模具具的设计计制造上上应用越越来越普普遍，特特别是在在CADD/CAAM技术术的应用方面面，取得得了非常常大的成成绩。电子信信息工程程技术的的广泛应用用提高了了塑料模模的设计计和制造水水平。气体辅辅助注射射成型技技术的应应用变得更加成熟。热流道道技术的的推广和和应用，使得热流流道模具具比例不不断提高高。精密、复复杂、大大型模具具的设计计制造水水平不断断提高。塑塑件尺寸寸精度667级的的塑料注注射模具具国内已已经有能能力生产产，其分分型面接接触间隙隙为0.02mmm，模模板的弹弹性变形形为0.05mmm，型型面的表表面粗糙糙度可达达Ra=0.0050.0025。模具的的
5、设计制制造的效效率不断断提高。模具使使用寿命命不断提提高，已已有不少少模具寿寿命已能能达到1100万万次以上上。采用模模具先进进加工技技术及设设备，使使模具制制造能力力大为提提高。高高速铣削削技术以以及高速速铣削机机床在模具具加工制制造中的的使用，已已使得模具加加工效率率显著提提高。1.2.2我国国塑料模模具发展展中存在在的主要要问题伴随着经经济的迅迅速发展展，从总总体上来来看，中中国塑料料模具无无论是在在数量上上，还是是在质量量、技术术和能力力等方面面都有了了非常大的进步，但但从国民民经济发发展的需需求来看看，中国国塑料模模具工业业与世界界先进水水平相比比差距仍仍很大，参参见表11.1。表1
6、.11塑料模模具设计计技术技术名称称发达国家家中国美国日本德国香港台湾大陆CAD应应用CAE应应用Floww软件Cooll软件75%50%普及普及75%50%普及普及70%50%普及普及50%40%70%70%40%30%50%50%20%10%有应用有应用中国塑料料模具行行业和欧欧美发达达国家先先进水平平相比，存存在的问题主要要有一下下几点：发展极极不平衡衡，产品品总体水水平和质质量比较较低。尽尽管某些些个别企企业的产产品已达达到或接接近国际际先进水水平，但但从总体来来看，模模具的使使用寿命命、制造造精度、型型腔表面面的粗糙糙度以及及生产周周期等指指标与国国外先进进水平相相比仍然然有较大大的
7、差距。并并且包括括生产方方式和企企业管理理模式在内内的总体体水平与与欧美等等工业发发达国家家相比有有至少8年以上上的差距距。在国国内一些些精密、大大型、复复杂、长长寿命的的中高档档塑料模模具每年年仍然要要依靠大大量进口口才能满满足需求求。工艺装装备比较较落后，协协调组织织能力较差。虽虽然某些些企业经经过近几几年来引引进国外外先进工工艺技术术改造设设备，工工艺装备备水平已已经比较较先进，有有些三资资企业的的装备水水平与国国外的相相当，但但大部分分企业的的工艺装装备仍然然相当落落后。最最突出的的问题是是，企业业组织协协调能力力差，组组织管理理水平落落后，难难以整合合和调动社社会资源源为己所用，从从
8、而就无无能力承承接比较较大型的项目目，阻碍碍了自身身难以发发展和进进步。供需矛矛盾突出出，短期期内难以缓缓解。近近些年，国国产塑料料模具在在国内市市场的满足率率一直都都比较低低，特别是是大型、高高精度、长长寿命模模具满足足率更低低，初步步估计不不到60%。而于于此同时时，工业业发达国国家的先先进模具具设计和和制造水水平正在在加速向向中国转转移，国国际采购购也越来越越多，国国际市场场前景很很好。市市场需求求旺盛，但生产发展一时还难以跟上，供不应求的局面还将持续一段时间。在塑料模具总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却出现供过于求，市场竞争激烈的现象。此外，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也呈
9、现出供过于求的趋势。绝大部部分企业业开发新新产品能能力弱，创创新能力力明显不不足。这这主要是是由于：一方面面技术人人员所占占比例低低、水平平不够高高；另一方方面科研研开发投投入的资资金少；更重要要的是观观念落后后，对创创新和开开发不够够重视。我国模具行业要不断取得进步，模具企业不但要重视模具的开发，同时更重要的是重视产品的创新。体制和人才问题一时很难得到解决。在社会主义市场经济中，像模具这样依赖于特殊用户、需单件生产的竞争性行业，现有的体制和经营机制已凸显出很多的矛盾。人才的数量和素质也难以跟上行业的发展。我国从220011年加入入WTOO后，塑塑料模具具行业受受到了巨巨大的挑挑战，同同时也带
10、带来了巨巨大的机机遇。加加入国际际世贸组组织之后后，不仅仅为高端端产品的的进口带带来了更更多的方方便，同同时还带带来了国国外资金金和先进进的模具具技术和和管理经经验，这这对培养养中国的的专业模模具人才才队伍起到到了非常常重要的的推动作作用。1.3塑塑料模发发展趋势势由于塑料料工业的的快速发发展及上上述各方方面差距距的存在在，因此此我国今今后塑料料模具的的发展速速度必将将大于模模具工业业总体的的发展速速度。塑塑料模具具生产企企业在向向着规模模化和现现代化发发展的同同时，高高精度、轻轻细化仍仍然是一一个必然然的发展展趋势。从从技术上上说，为为了满足足用户对对模具制制造的“精度高高”、“交货期期短”
11、、“质量好好”、“价格低低”的要求求，以下下的发展展趋势也也比较明显显：在模具具设计制制造中将将全面推推广CAAD/CCAM/CAEE技术。快速原原型制造造（RPPM）及及相关技技术将得得到更好好的发展展。高速铣铣削加工工将得到更广广泛的应应用。模具高高速扫描描机数字字化系统统将在逆逆向工程程中发挥挥更大的的作用。电火花花铣削加加工技术术将得到快速发展展。超精细细加工和和复合加加工将得得到发展展。热流道道技术将将得到普普遍推广广，以提提高制件件的生产产率和质质量，节节省制件件的原材材料和节节约能源源。高压注注射成型型和气体辅辅助注射射技术等等工艺将将发挥重重要作用用。模具标标准化程程度将不不断
12、提高高。新型材材料及先先进的制制造工艺艺技术会得得到广范范应用。模具研研磨抛光光将向自自动化、智智能化方方向发展展。模具自自动和加加工系统统的研制制和开发发，随着着各种新新技术的的产生和和发展，自自动化趋趋势将越越来越高高。虚拟技技术将得得到发展展。2 塑件件的工艺艺分析2.1注注射模设设计特点点及组成成件注射模主主要用于于热塑性性零件成成型。它它是将塑塑料粉粒粒，通过过注射机机螺杆旋旋转流进进一定温温度的料料筒内，在在901000的温度度下变成成液体状态态。开动动注射机机活塞，则则熔融的的塑料即即以高压压、高速速通过喷喷嘴注入入，充满满模具型型腔，待待保压固固化后，形形成和型型腔相仿仿的制品
13、品零件14。塑料料注射模模能一次次性地成成型形状状复杂，尺尺寸精确确，或带带有嵌件件的塑料料制件。作作为高质质量的注射模具具，必须在使使用期限限内保证证制品质质量和和和拥有较好的技技术经济济指标。这这就要求求模具动动作可靠靠，自动动化程度度高，热热交换效效率好，成成型周期期短。其其次，合合理选用用模具材材料，恰恰当确定定模具制制造精度度，简化化模具加加工工艺艺，降低低模具的的制造成成本也十十分重要要。此外，在在注塑模模设计时时，必须须充分注注意到以以下特点点14：塑料熔熔体大多多属于假假塑体液液体，能能“剪切变变稀”。 视注射射模为承承受很高高型腔压压力的耐耐压容器器。 在整个个成型过过程之中
14、中，塑件件制品、注注塑模具具和外界界环境三者者组成了了一个动动态的热热平衡系系统。注射模，可可分为动动模和定定模两大大部分。注注射充模模时动模模和定模模闭合，构构成型腔腔和浇注注系统。开开模时动动模与定定模分离离，取出出制件。定定模安装装在注射射机的固固定模板板上；动动模则安安装在注注射机的的移动模模板上。根根据零件件的不同同功能，可可分为以以下七个个主要部分分：浇注系系统；成型零零件：主主要包括括凹模、凸凸模、型型芯、镶镶拼件，各各种成型型杆与成成型环；合模导导向机构构：主要要有导柱柱、导套套等；推杆复复位机构构：主要要由顶杆杆、顶出出板、复复位杆、回程杆、拉料杆等组成；侧向分分型抽芯芯机构
15、；排气系系统；温度调调节系统统。2.2塑塑件的分分析本课程设设计为一一塑料盖盖，如图图2.11所示。塑塑件的机机构比较较复杂为为，对塑塑件质量量没有特特殊要求求。材料料要求AABS,生产批批量为大大批量，塑塑件公差差按模具具设计要要求进行行转换。未未注公差差取MTT5级精精度。图2.11 塑料料盖塑件的外外形尺寸寸不大，塑塑料的熔熔体流程程也相对对较短，塑塑件材料料ABSS有较好好的硬度度和尺寸寸稳定性性，且易于成成型加工工，故适合于注射成成型。任任务书中中并未给给定具体体的尺寸寸公差，因因此，所所有尺寸寸均取公公差等级级为MTT5。2.3AABS塑塑料的性性能分析析2.3.1ABSS组成及及特点ABS是是由丙烯烯腈、丁丁二烯和和苯乙烯烯三种化化学单体体共聚而而形成的的。这三种种组分的的各自特特性使AABS具具有良好好的综合合力学性性能。每每种化学学单体特特性如下下：丙烯烯腈热稳稳定性、强度、化化学稳定定性及表表面硬度度都较高高；丁二二烯的抗冲击击特性、和和坚韧性性能比较较好；苯苯乙烯易易加工、光光洁度及及强度均均很高。AABS的的物理特特性是无无味、无毒，颜颜色微黄黄色，是是非结晶晶性材料料，其成成型的塑塑件有较较好的光光泽。AABS的的特性主主要取决
