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1、第一章 引言第一章 引言11课题的意义模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在现代机械制造业中，模具制造能力的强弱和模具制造水平的高低，已经成为衡量一个国家机械制造技术水平的重要标志之一，直接影响着国民经济中许多部门的发展。现行工业生产的特点是产品品种多，更新换代快，市场竞争激烈，故现代模具正向高精度，长寿命，高生产率，结构复杂的方向发展。在这种情况下应运而生PROE/UG/CAD技术己成为塑料产品开发、模具设计及产品加工中这些薄弱环节的最有效的途经。同传统的模具设计相比，PROE/UG/CAD技术无论在提高生产率、保证产品质量，还是在降低
2、成本、减轻劳动强度等方面，都具有很大优越性。模具设计水平的高低、加工设备的好坏、制造力量的强弱、模具质量的优劣，直接影响着许多新产品的开发和老产品的更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”，日本则称“模具是促进社会繁荣富裕的动力”。事实上，在仪器仪表、家用电器、交通、通讯和轻工业等各行业的产品零件中，有70%以上是采用模具加工而成的。工业先进的发达国家，其模具工业年产值早已超过了机床行业的产值。据1991年统计，日本模具工业已实现了高度的专业化、标准化和商品化，在全国一万多家企业中，生产塑料模和生产冲压模的企业各占40% 。新近统计的韩国模具工业情况
3、表明，全国模具专业厂中，生产塑料模的占43.9%，生产冲压模的占44.8%。我国按产值计算，目前冲压模占50%左右，塑料成型模约占20%。虽然模具工业在近十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大差距。现代模具制造技术正朝着加快信息驱动、提高制造柔性、敏捷化制造及系统化集成的方向快速发展。其发展，在很大程度上依赖于模具标准化、优质模具材料的研究、先进的设计与制造技术、专用的机床设备，更重要的是生产技术的管理等。21世纪模具行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化。追求的目标是提高产品的质量及生产效率，缩短设计及制造周期，降低生产成本，最大限度地提高模具行业的应
4、变能力，满足用户需要。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。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。中国塑料模具工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48（约122CM）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，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具
5、，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。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。尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业还应在以下几个方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。（1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件
6、的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。（2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。（3）推广CAD/CAM/CAE技术；模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用
7、。- 2 -第二章 塑件的结构分析及成型工艺性能第二章 塑件的结构分析及成型工艺性能2.1塑件结构分析1）塑料制件材料为苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物(ABS),其收缩率查表可知为（0.30.8）%，成型工艺性能良好。2)塑件尺寸较小，长为：115mm；宽为：70mm；壁厚为2mm。3)如果壁厚过厚，不但用料多，成本高还容易产生气泡、缩化、凹陷等缺陷，冷却时间长生产效率降低；壁厚过薄，成型困难，流动阻力大，尤其是大型制品和形状复杂的制品。所以壁厚的选择一定要适当。4）精度一般，故表面粗糙度为：0.8m。脱模斜度为：1。塑件不得有影响外观的缺陷飞边、毛刺，缩影等熔接痕。模具型腔表面的粗糙度、塑料品
8、种、成型工艺、及型腔的磨损和腐蚀都对塑件的表面粗糙度有一定的影响。5）为提高生产效率，采用一模一腔的结构，塑件壁较薄，对制品不进行后加工。为满足制品高光亮的要求与提高成型效率采用点浇口。图 1. 零件图2.2成型工艺性能2.2.1塑件采用苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物，其主要工艺性能有A相对密度约为1.021.05g/cm3B微黄色、无毒无味。C冲击韧性，力学强度较高，尺寸稳定，适于做机械零件，减震耐磨零件，传动件电信结构件等。D电性能，化学耐腐性好，易于成型和机械加工，可作双色成型件。2.2.2注塑成型条件密度（g/ cm） 1.021.05计算收缩率（%） 0.30.8预热温度（） 8085
9、预热时间（h） 23料筒温度（） 前段 180200中段 165180后段 150170模具温度（） 5080注射压力（MPa） 60100成型时间（S） 注射时间 2090高压时间 05冷却时间 20120总周期 50220螺杆转速 （r/min） 30适用注射机类型 螺杆、柱塞- 4 -第三章 塑件的参数计算及注射机选择第三章 塑件的参数计算及注射机选择3.1塑件体积及质量计算3.1.1型腔尺寸计算按极限尺寸计算修模时，凹模尺寸修大容易LM=(1+Smas)Ls-+z0校核：LM+Z+C-SminLsLs式中：3/4 一般在0.5-0.8之间。LM凹模径向公称尺寸（mm）。Ls制品径向公称
10、尺寸（mm）。Scp塑料平均收缩率（%）。SmasSmin为塑料的最大、最小收缩率（%）。为制品公差值（mm）；C凹模磨损量（mm）。Z模具制造公差（取制品相应尺寸之/3-/6 ）（mm）（C磨损严重的取/3 ；轻微的取/5-/83.1.2型芯尺寸的确定按极限尺寸计算修模时，型芯尺寸修小容易LM=(1+ Smin)Ls+-Z0校核：LM-Z-C- SmasLsLs式中：LM型芯径向尺寸（mm）。Z型芯制造公差（mm）。（Z取制品相应尺寸公差的1/31/6）C型芯磨损量(mm)。3.1.3塑件体积和质量22克3.2注射机的选择3.2.1型腔数目的确定可根据塑件计算重量，选择设备型号规格，来确定型
11、腔数。型腔数目的确定应考虑以下几点：a.长期大批量生产适于采用多型腔结构。b.制品较小时适于采用多型腔结构。c.供货日期集中、量大，适于采用多型腔结构。d.制品批量小、不集中，宜用单型腔结构。e.制品复杂或精度高，多腔一致性差，制造困难，适宜单腔结构。f.要满足用户年产量和生产班次安排的要求。g.根据用户现有设备的可能性和有效利用率。h.应特别注意制品的复杂程度、精度要求和模具制造的难度。i.还应分析考虑到制造周期的可能性和成本。综合考虑，进行分析和平衡。常用的四种方法如下：1. 根据经济性确定型腔数目根据总成型加工费用最小的原则，并忽略准备时间和试生产原材料费用，仅考虑模具加工费和塑件成型加
12、工费。 设型腔数目为n，制品总件数为N，每个型腔所需的模具费用为C1，与型腔无关的模具费用为C0，每小时注射成型的加工费用为y（元/h），成型周期为t（min），则：模具费用为：Xm=nC1+C0（元）注塑成型费用为：Xs=N（yt/60n）（元）总的成型加工费用为：X=Xm+Xs，即：X=N（yt/60n）+ nC1+C0为使总的成型加工费用最小，即令dx/dn=0，则有N（yt/60n）（-1/n）+C1=0，所以 n=2. 根据注射机的额定锁模力确定型腔数目当成型大型平板制件时，常用这种方法。设注射机的额定锁模力为F（N），型腔内塑料熔体的平均压力为Pm（MPa），单个制品在分型面上的投
13、影面积为A1（mm），浇注系统在分型面上的投影面积A2（mm），则： nF-PmA2/PmA13. 根据注射机的最大注射量确定型腔数目设注射机的最大注射量为G（g），单个制品的质量为W1（g），浇注系统的质量为W2（g），则型腔数目n为： n（0.8G- W2）/ W14. 根据注射剂的塑化速率计算确定型腔数目n(KMt/3600-m2)/m1（240）式中：M注射机额定塑化量(g/h或cm3/h)t成型周期(s)3.2.2注射机的选择热塑性塑料注射成型机由机座、注射部分、合模部分、液压传动部分、微机及电器控制系统五大部分组成。（1）注射机最大注射量的确定选择与模具和制品相适应的注射量能满足成型要求的注射机。直接按注射机的最大注射质量计算：KM机maxMsn+m1式中，KM机max-注射机最大注射质量；Ms-每件塑料制品的质量；n-每模型腔数；m1-浇口凝料的总质量。(2)注射压力的确定注射机的注射压力必须大于制品成型所需要的压力。P机maxPS式中：P机max -注射机最大注射压力（MPa）；PS-制品成型所需要成型压力(MPa)。（3）所需锁模力的确定注射机锁模力必须大于或稍大于塑料充满型腔时注射压力模内产生的张力：F机 P模 A面F机 P A面K式中：F机-注射机的最大锁模力；K-压力损耗系数；P模-模具型腔中溶体的平
