塑料仪表盖注塑模具设计

前言近年来，随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断扩大，如：家用电器、仪器仪表，建筑器材，汽车工业、日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。

一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属件。

工业产品和日用产品塑料化的趋势不断上升。

塑料作为现代社会经济发展的基础材料之一，已广泛应用于国民经济的各个领域，并且直接影响着塑料制品的质量、性能与生产周期。

先进的制造技术（如CAD/CAM/CAE等）制造生产注塑模具，不仅省时省力，更是实现了无图纸化加工，增加了制品的准确性，缩短模具的设计及生产周期。

注塑模成型与信息技术紧密相连。

未来注塑模具制造将是以计算机辅助技术为主导技术，以信息流畅作为所要备件的有极强应变能力于竞争力的技术。

第一章概论1.1模具在工业生产中的地位模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。

用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。

自改革开放以来，到目前为此制造业在中国国民经济中占的比重已占到45%，制造业部门成为GDP增长的主要支撑力量。

模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。

汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。

汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。

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。

现代模具行业是技术，资金密集性的行业，模具行业的发展，可以带动制造业的蓬勃发展。

对国民经济的发展有着辐射性的影响。

1.2我国的模具工业的现状我国模具工业起步晚，底子薄，与工业发达国家相比有很大的差距，但在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发迅速。

据统计，我国（未包括香港、台湾、澳门）现有模具生产厂近2万家，从业人员约50万人，“九五”期间的年增长率为13%，2000年总产值为270亿元，占世界总量的5%。

但从总体上看，自产自用占主导地位，商品化模具仅为1/3左右，国内模具生产仍供不应求，特别是精密、大型、复杂、长寿命模具，仍主要依赖进口。

目前，就整个模具市场来看，进口模具约占市场总量的20%左右，其中，中高档模具进口比例达40%。

因此，近年来我国模具发展的重点放在精密、大型、复杂、长寿命模具上，并取得了可喜的成绩，模具进口量下降，模具技术和水平也有长足的进步。

目前，我国的模具正处在告诉增长时期，尤其是塑料模具近年来发展相当快，2002年已猛增到140亿元左右。

当前国内塑料模具市场以塑料模具需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具，这是与工程塑料的快速发展分不开的。

预测塑料建材件模具需求量将增长较快。

但是，我们国家的模具产业并不是完美的。

虽然我国模具总量目前已达到相当规模，模具水平也有很大提高，但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家许多。

当前存在的问题和差距主要表现在以下几方面：(1) 总量供不应求国内模具自配率只有70%左右。

其中低档模具供过于求，中高档模具自配率只有50%左右。

(2) 企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构均不合理我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具。

专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。

国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。

2004年，模具进出口之比为3.7﹕1，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家。

(3) 模具产品水平大大低于国际水平，生产周期却高于国际水平产品水平低主要表现在模具的精度、型腔表面粗糙度、寿命及结构等方面。

(4) 开发能力较差，经济效益欠佳我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。

我国每个模具职工平均年创造产值约合1万美元，国外模具工业发达国家大多是15～20万美元，有的高达25～30万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。

造成上述差距的原因很多，除了历史上模具作为产品长期未得到应有的重视，以及多数国有企业机制不能适应市场经济之外，还有下列几个原因：①国家对模具工业的政策支持力度还不够虽然国家已经明确颁布了模具行业的产业政策，但配套政策少，执行力度弱。

目前享受模具产品增值税的企业全国只有185家，大多数企业仍旧税负过重。

模具企业进行技术改造引进设备要缴纳相当数量的税金，影响技术进步，而且民营企业贷款十分困难。

②人才严重不足，科研开发及技术攻关投入太少模具行业是技术、资金、劳动密集的产业，随着时代的进步和技术的发展，掌握并且熟练运用新技术的人才异常短缺，高级模具钳工及企业管理人才也非常紧张。

由于模具企业效益欠佳及对科研开发和技术攻关重视不够，科研单位和大专院校的眼睛盯着创收，导致模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少，致使模具技术发展步伐不大，进展不快。

③工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低近年来我国机床行业进步较快，已能提供比较成套的高精度加工设备，但与国外装备相比，仍有较大差距。

虽然国内许多企业已引进许多国外先进设备，但总体的装备水平比国外许多企业低很多。

由于体制和资金等方面的原因，引进设备不配套，设备与附件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较妥善的解决。

④专业化、标准化、商品化程度低，协作能力差由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，模具专业化水平低，专业分工不细致，商品化程度低。

目前国内每年生产的模具，商品模具只占40﹪左右，其余为自产自用。

模具企业之间协作不畅，难以完成较大规模的模具成套任务。

模具标准化水平低，模具标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，特别是对模具制造周期有很大影响。

⑤模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种问题往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢材相比有较大差距。

塑料、板材、设备性能差，也直接影响模具水平的提高。

1.3 我国模具行业的发展趋势[1]1模具日趋化。

2模具的精度将越来越高。

10年前精密模具的精度一般为5微米，现已达到2-3微米。

1微米精度的模具也将上市。

3多功能复合模具将进一步发展。

4热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高。

5随着塑料成型工艺的不段发展与改进，气辅模具及适应高压注塑成型等工艺的模具也将随之发展。

6标准件的应用将日益广泛。

模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，还能提高模具的质量和就降低模具制造成本。

7快速经济模具的前景十分广阔。

8随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高。

同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。

9以塑代钢、以塑代木的进程一步加快，塑料模具的比例将不断增大。

由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模具的要求也越来越高。

10模具技术含量将不断提高。

第二章仪表盖的结构设计2.1设计要求表2-1零件尺寸要求单位：mm2.2 塑件成型工艺的可行性分析及修改说明产品的可行性分析主要包括：产品尺寸精度分析；脱模斜度检测；塑件厚度及其均匀性检测；圆角设计。

塑件的修正：对于塑件的精度、壁厚、拔模斜度、圆角等不合理之处加以更正说明，在不影响使用的前提下提出合理可行性的更正措施，以利于工业生产。

2.2.1 塑件材料及产品精度分析该塑件选用ABS塑料。

ABS（丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物）综合性能较好、吸湿性强,含水量应小于0.3%，成型前必须进行充分干燥；有较高的冲击强度、收缩率在0.3%-0.8%范围内，流动性较差，应选较高的料温和模温，但料温过高易分解，所以料温应选择在210℃—260℃。

塑件要求表面光洁，模温应选25℃—70℃。

选用螺杆式注塑机，注射压力为50—100Mp。

ABS具有良好的成型加工性，制品表面光洁度高，且具有良好的涂装性和染色性，可电镀成多种色泽。

ABS的成型特性：成型温度：200-240℃干燥条件：80-90℃2小时（1）无定形料，流动性中等，吸湿大，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度，3小时。

（2）宜取高料温，高模温，但料温过高易分解（分解温度为>270℃）。

对精度较高的塑件，模温宜取50-60度；对高光泽.耐热塑件，模温宜取60～80℃。

（3）如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。

（4）如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。

ABS 的工艺特点：ABS树脂ABS树脂是丙烯腈、聚丁二烯和苯乙烯三种单体共聚而成的。

其中丙烯腈使之有较高的硬度，表面光泽；聚丁二烯能增加韧性；苯乙烯则使加工性能良好。

因而ABS树脂具有综合性能较好，冲击韧度高，化学性能稳定，电性能好，与372有机玻璃的熔接性好，制成双色塑件，而且表面可以有镀层，适合制作一般塑件、件耐磨零件、传动零件等。

其成型工艺性如下：（1）无定性料，吸湿大，不易分解，必须充分干燥，表面要求干燥的零件需长时间预热干燥。

（2）宜取高料温、高模温，但是要防止温度过高发生分解（分解温度大于2500C）,对于精度要求高的塑件，模具温度宜取500C～600C，对光泽耐热塑件，模温取60600C～80600C2.2.2 脱模斜度设计由于注塑件在开模冷却时会产生收缩，对型芯产生一个包紧力，所给标准塑件没有设置脱模斜度，使得塑件脱模困难，过大的推出力推出时易拉坏插伤塑件。

在不影响塑件使用的前提下，为了便于塑件脱模，在塑件的内外表面沿脱模方向设计一定的脱模斜度。

表2-2 单边脱模斜度推荐值[3]续表2－2塑件内外表面的脱模高度为40mm，所以外表面脱模斜度取1°，内表面脱模斜度取1.5°。

2.2.3 塑件壁厚分析塑件壁厚对质量的影响[3]：壁厚过小：成型时流动阻力大，熔体难以充满型腔；壁厚过大：易产生气泡、缩孔、翘曲等缺陷；增加冷却时间，降低生产效率。

表2-3 ABS的建议壁厚值[3]单位：mm最大壁厚常用壁厚最小壁厚944分析结果：壁厚均匀满足厚度要求且为常用壁厚,所以塑件壁厚合理。