塑料模具设计论文

塑料模具设计论文1 绪论1.1 课题背景模具是工业生产的基础工艺装备，以其生产制件所表现的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产效率和低耗能耗材，越来越引起国民经济各产业部门的重视。

国外将模具比喻为“工业之母”、“金钥匙”、“进入富裕社会的原动力”。

日、美等工业发达国家模具的产值早已超过了机床工业的产值。

模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。

模具技术是精密成形技术中的一项关键技术。

模具既直接为高新技术产业化服务，又大量采用高新技术，如CAD/CAE/CAM，新工艺、新材料，各类先进制造技术及装备等，模具工业已成为高新技术产业的重要组成部分。

由于模具在各行业中应用日益广泛，我国模具总量又供不应求，因此模具已成为许多工业产品发展的“瓶颈”。

日前，我国模具行业的生产企业和职工总数在世界上的排名已跃居第一，生产销量排名世界第三。

但是，由于创新能力弱，行业关键技术难以突破，使得我国模具行业长期以来面临着“低端竞争、高端进口”的尴尬局面。

据了解，在我国目前的模具企业中，产值过亿的企业只有20多家，中型企业几十家，其余都是小型企业，多数只有几十名职工，百十万元产值，很多企业依然采用传统的作坊式的管理方式。

技术水平落后，生产效率低，这使得我国几乎所有的模具企业都只能生产中低档的模具产品，而高中档产品只能大量进口。

2008年，由美国次债危机引发的国际金融危机并没有随着各国政府救市计划的实施而缓解，反而开始扩散到实体经济，并逐渐蔓延到世界的各个角落、各个行业，并有可能进而向经济危机转化。

受全球金融危机的影响，中国经济出现了增速放缓的现象，加上成本上升、效益下滑等因素，已影响到部分企业的投资意愿和能力，进而对消费增长构成制约。

1.2 我国塑料模具的发展现状装备制造业在2007年的迅速发展，尤其是汽车和电子电器产品的高速增长，为模具工业的发展营造了良好的市场环境。

虽然统计数据尚未出来，但根据产需两旺、持续高速运行的发展态势分析，模具行业2007年的发展速度要高于上年的18%，可望达到20%以上。

预计我国模具产品全年销售额可超过860亿元，其中模具出口增幅有望超过25%，达到13亿美元。

除了发展速度继续提升外，我国模具行业在2007年还呈现出三大亮点：一是模具向大型、精密、复杂方向发展成果突出，如已生产出了单套重量达到100吨的巨型模具及型腔精度达到0.5μm的超精模具和能与2500次/分高速冲床相匹配的精密多工位级进模等；模具专业化和标准化程度得到进一步提高；行业结构进一步改善，如产品结构和进出口结构正在不断趋向合理化等，行业正在形成一个以数字化和信息化为主要内容的技术改造热潮，发展后劲充足等。

二是行业骨干队伍正快速形成，集群式生产方式得到进一步发展，劳动生产率不断提高。

继2006年之后，全国的模具城得到了进一步发展。

模具城的产出要比上年增长25%以上。

模具行业全员劳动生产率比上年有10%以上的提高。

三是国际合作进一步发展，中国模具正在加速融入世界，因而也为中国模具今后的进一步发展创造了更为有利的条件。

无论是出展出访还是来展来访，中国模具行业2007年国际合作方面的活动都要比往年更丰富，参与的企业数和人数更多，成效更加显著。

在中国模具工业2007年可喜的发展中也有隐忧。

隐忧之一是生产模具的原材料、人工等成本费用不断上涨，2007年又比上年涨了20%左右，致使模具企业利润空间进一步受挤压，利润率进一步下降，有些企业已出现亏损，显得难以为继。

隐忧之二是模具人才，特别是高技能、高水平人才全行业缺乏，这已制约了模具行业的进一步发展。

由于总数量的供不应求，高层次人才的正常流动现在已变得有一些不正常了，用人单位的用人成本也显著增加。

同时，人才素质也亟待提高。

隐忧之三是在模具行业国内外市场前景良好和现有企业大多利好的情况下，模具行业固定资产投入年复一年不断攀升，尤其是外资和民间投资更为踊跃投入，致使某些领域已呈饱和之势和低水平的重复。

业内普遍认为，在国家宏观调控下，国民经济发展仍将保持高速增长，国内外模具市场继续看好。

1.3 我国塑料模具的主要发展方向模具方面，中国经济的持续高速发展，为模具工业的发展提供了广阔的空间。

模具行业在今后的发展中，首先要更加注意其产品结构的战略性调整，使结构复杂、精密度高的高档模具得到更快的发展。

我们的模具行业要紧紧地跟着市场的需求来发展。

没有产品的需求、产品的更新换代，就没有模具行业的技术进步，也就没有模具产品的上规模、上档次。

模具技术水平的高低，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。

在塑料模工业发展上，我国今后可能将扶植以下的发展方向：1、提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。

这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。

2、在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。

CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造了良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高。

3、推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。

采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。

制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。

气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。

4、提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。

我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。

5、研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。

采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。

研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。

2 塑料接线盒盒体注塑模具设计2.1 塑件工艺性分析2.1.1 塑料产品的分析塑件如图1所示，该塑件是接线盒盒体，主要用于电话线和电话机的连接，使电话机保持畅通的连接。

在此塑件中保持电话线相接的主要是两个铜制嵌件，如图2所示，嵌件上有两个螺钉的螺纹孔，电话线和电话线可以用螺钉固定，利用嵌件的导电性进行连接。

制件的中间有一个M14X2的螺纹孔，主要是和接线盒盒盖进行连接。

接线盒两侧是进线处，用来引接电话线。

整个塑件尺寸较小，结构较为简单、壁厚均匀，要求大批量生产，材料选用ABS。

利用I-DEAS软件，根据零件图纸绘制出三维图形，如图3（图中螺纹结构未画出）所示：图3 塑件三维图利用I-DEAS 软件中的三转二功能，将上图的3D 塑件转成相应的轴测图，如图4所示：图4 塑件轴测图2.1.2 塑件材料的性能分析塑件材料选用ABS 。

ABS 塑料的化学名称为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，比重:1.05g/cm 3，成型收缩率:0.3～0.7%。

ABS 树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物。

ABS 工程塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能，成型加工和机械加工较好。

其成型温度：200～240℃，干燥条件：80～90℃，工作温度：70~50+-℃，主要特点有综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性。

经查资料ABS 塑料的注射成型工艺典型值如下表： ABS 塑料的注射成型工艺典型值料筒温度/C ︒： 前段210～250中段200～240 后段180～220 喷嘴温度/C ︒：160～165模具温度/C ︒:50～80 注射压力/MPa:70～100保压压力/MPa ：60～80 保压时间/s ：15～30冷却时间/s ：15～30 注塑机类型：螺杆式 喷嘴形式：直通式2.1.3 塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析从零件图上可以看出，零件尺寸未标注公差，有螺纹结构，塑料螺纹在成型过程中，由于螺距容易变化，因此，一般塑料螺纹的螺距不应小于0.7mm，注射成型螺纹直径不得小于2mm，为增加塑件螺纹的强度，防止最外圈螺纹可能产生的崩裂或变形，应使其始末端不得突然开始和结束，须留有一定的过渡段，经查手册塑件内螺纹的详细结构如图5所示；塑件表面质量无特殊要求，一般注塑可达到要求。

整个塑件尺寸较小，结构较为简单、壁厚均匀，塑件的材料为ABS,查相关资料ABS塑件未标注公差的尺寸按MT5级标注；塑件内有铜制嵌件，嵌件的位置在模具中的放置实现容易。

图5 塑件内螺纹的具体结构为了克服塑料冷却收缩紧紧包裹于型芯或其它凸起部分便于从成型零件上顺利脱出塑件，须在塑件内外表面沿脱模方向设计有足够的斜度，塑件的斜度大小与塑料的收缩率、塑件的形状、结构、壁厚、深度及成型工艺条件都有一定的关系。

当模具的型腔较浅时，也可不加脱模斜度。

2.2注塑模分型面的确定2.2.1型腔数目的确定型腔数目的确定，应根据塑件的几何形状及尺寸、质量要求、批量大小、交货期长短、注射机能力、模具成本等要求来综合考虑。

由于注塑机型号还未选择，就根据几何形状及尺寸、质量要求、批量大小等因素确定型腔数目。

分析：由于塑件最大轮廓尺寸为58mm，属于小型零件，而且塑件中有螺纹结构，型腔数目过多会增加模具结构的复杂性，而若采用单型腔模的结构，不能满足大批量生产的要求，所以采用一出二的方案，即两个型腔。

2.2.2型腔的布局多型腔的总体布局可分为平衡式和非平衡式，由于型腔数目为2，所以很显然采用平衡式的布局，如图6所示：图6 型腔的布局图7 型腔的布局三维图2.2.3分型面的设计在塑料注射模制造过程中，会遇到分型面确定的问题，不同塑件的分型面选择是有区别的，受到许多因素的制约。

在选择分型面时应抓住主要矛盾，放弃次要因素。

有些塑件的分型面的选择简单明确并且唯一；有些塑件则有许多方案可供选择。

针对本次毕业设计，可按以下原则来确定:保证塑料制品能够脱模、使塑件外形美观、使分型面容易加工、使塑件留在动模内。

综上所述，选择注射模分型面影响的因素很多，基本要求是顺利脱模，保证塑件技术要求，模具结构简单制造容易。

当选定一个分型面方案后，可能会存在某些缺点，再针对存在的问题采取其他措施弥补，以选择接近理想的分型面。

因此，本次设计选择的分型面如图8（红线为分型面的位置）所示：图8 塑件分型面2.3初选注射成型设备型号注塑机是生产热塑性塑料制件的主要设备，按其外形可分为立式、卧式、角式三种。

应用较多的是卧式注塑机，各种注塑机尽管外形不同，但基本上都是由合模锁模系统与注射系统组成。