创新实习报告-(12967)
创新实习报告
一．文献综述。
1．塑料模具的现状。
80年代以来，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，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，1999年我国模具工业产值为245亿，至2002年我国模具总产值约为360亿元，其中塑料模约30%左右。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。
我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，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，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。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星Ⅰ.K模具有限公司制造多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类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齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.02mm～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达10～30万次，淬火钢模达50～1000万次，交货
期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。
成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。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、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在29～34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，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，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模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的50%～80%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，如美国EDS 的UGⅡ、美国Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA 塑模分析软件等等。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具的具体情况、能在微机上应用且价格低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。
近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大影响，但总体使用量仍较少。塑料模具标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度的商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%～80%相比，仍有差距。
在模具行业中的占有量30～40% 25～30% 据有关方面预测，模具市场的总体趋势是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具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，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展，使各种异型材挤出模具、PVC塑料管材接头模具成为模具市场新的经济增长点，高速公路的迅速发展，对汽车轮胎也提出了更高要求，因此子午线橡胶轮胎模具，特别是活络模的发展也将高于总平均水平；以塑代木，以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大；家用电器行业在“十五”期间将有较大发展，特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大；而电子及通讯产品方面，除了彩电等音像产品外，笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展，这些都是塑料模具市场的增长点。
我国塑料模具行业和国外先进水平相比，主要存在以下问题：
（1）发展不平衡，产品总体水平较低。虽然个别企业的产品已达到或接近国际先进水平，但总体来看，模具的精度、型腔表面的粗糙度、生产周期、寿命等指标与国外先进水平相比尚有较大差距。包括生产方式和企业管理在内的总体水平与国外工业发达国家相比尚有10年以上的差距。
（2）工艺装备落后，组织协调能力差。虽然部分企业经过近几年的技术改造，工艺装备水平已经比较先进，有些三资企业的装备水平也并不落后于国外，但大部分企业的工艺装备仍比较落后。更主要的是，企业组织协调能力差，难以整合或调动社会资源为我所用，从而就难以承接比较大的项目。
（3）大多数企业开发能力弱，创新能力明显不足。一方面是技术人员比例低、水平不够高，另一方面是科研开发投入少；更重要的是观念落后，对创新和开发不够重视。模具企业不但要重视模具的开发，同时也要重视产品的创新。
（4）供需矛盾短期难以缓解。近几年，国产塑料模具国内市场满足率一直不足74%，其中大型、精密、长寿命模具满足率更低，估计不足60%。同时，工业发达国家的模具正在加速向中国转移，国际采购越来越多，国际市场前景看好。市场需求旺盛，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。
（5）体制和人才问题的解决尚需时日。在社会主义市场经济中，竞争性行业，特别是像模具这样依赖于特殊用户、需单件生产的行业，国有和集体所有制原来的体制和经营机制已显得越来越不适应。人才的数量和素质也跟不上行业的快速发展。
2．塑料模具的发展。
在信息化带动工业化发展的今天，我们既要看到成绩，又要重视落后，要抓住机遇，采取措施，在经济全球化趋向日渐加速的情况下，尽快提高塑料模具的水平，融入到国际市场中去，以促进中国模具行业的快速发展，我国塑料模具工业和今后的主要发展方向为:
1.提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计水平及比例。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；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。
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。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究开发高压注射成型工艺与模具也非常重要。
4.开发新的成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。
5.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。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件的规格品种。
6.应用优质材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。
7.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。
随着塑料制品越来越多的应用，塑料模具的应用也越来越广泛，对塑料模具的研究也更加深入，我们材料专业的学生需要对塑料模具有更全面的了解。这次的创新实习，一方面能使我们度所学的知识有深层次的掌握，把课本上的东西变成我们自己的;
另一方面能为我们的毕业设计提前打好基础，方便我们进行毕业设计。根据我们每个人所选的毕业设计题目的不同，把我们分成不同的小组，每个小组设计一副模具，既减轻了我们每个人的工作量，同时又锻炼了我们的配合能力，因为我们将来出去工作时，有很多任务不是靠一个两个人能够完成的，需要很多人的共同努力，但是我们在学校时没有多少机会来锻炼自己的配合能力，这对将来的工作不力。这次的创新实习分组就是一个很好的锻炼机会，把一副模具的设计分开来完成，每个人完成一部分，让我们在设计模具的同时又学会了如何相互配合，在四周的时间内就完成了一副模具的设计，节省了大量的时间。
由于我的毕业设计内容与注射模具有关，所以我们这一小组的任务就是设计一副注射模具，并编制主要零件的数控加工程序。我们这一小组选择的是简化的心形闹钟后盖注射模具设计。根据分工，我所进行的是部分模具零件的设计和零件的AutoCAD 二维图形和Proe三维图形的绘制以及装配图的绘制。
二. 塑件的图形如图（a）所示。
（a）
三．部分零件的设计。
1.浇注系统的设计。
（1）主浇道设计。
普通浇注系统由主流道，分流道，浇口和冷料井组成。主流道是塑料熔体进入模具型腔时最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔，其形状为圆锥形，便于熔体顺利的向前流动，开模时主流道凝料又能顺利拉出来，主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间，由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模上，而是将它单独设计成主流道套镶入
定模板内。主流道套通常又高碳工具钢制造并热处理淬硬。塑件外表面不许有浇口痕，又考虑取料顺利，对塑件与浇注系统联接处能自动减断。采用带直流道与分流道的潜伏式点浇口，为了方便于拉出流道中的凝料，将主流道设计成锥形，锥度为3，内表面的粗糙度为Ra0.8微米,孔径为0.5毫米。主流道大端呈圆角，其半径取r=1～3mm,以减少流速转向过渡的阻力，r=1.5mm. 为使熔融塑料完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接，主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径为r2=r1+(1～2),其小端直径D=d+(0.5～1),凹坑深度常取3～4mm。在此模具中取r2=11～12mm。
（2）冷料井设计。
冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是接受料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量，开模时又能将主流道的凝料拉出。冷料井的直径宜大于大端直径，长度约为主流道大端直径。基于本次设计的模具，可采用底部带有拉料杆的冷料井，这类冷料井的底部由一个拉料杆构成。拉料杆装于型芯固定板上，因此它不能随脱模机构运动。利用球头形的拉料杆配合冷料井。
（3）分流道设计。
分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开在分型面上，起分流和转向的作用。分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等，圆形和正方形截面流道的比面积最小（流道表面积于体积之比值称为比表面积），塑料熔体的温度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困难，而且正方形截面不易脱模，所以本次模具中的分流道截面形状为半圆形。分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置，从在输送熔料时减少压力损失，热量损失和减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。分流道的断面尺寸应根据塑件的成形的体积，塑件的壁厚，塑件的形状和所用塑料的工艺性能，注射速率和分流道长度等因素来确定。
（4）浇口的选择。
浇口截面积约为分流道截面积的0.03～0.09，浇口的长度约为0.5mm～2mm，浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模时逐步纠正。因点口在脱开时会伤塑件的内表面在这里是可以的，考虑到点浇口有利浇注系统的废料和塑件的脱离，所以选取用点浇口。由于闹钟后盖的侧内壁与闹钟芯存在一定的空隙，所以即使是在脱模的时候流在一定的浇口痕也不会影响装配。浇口套如图（b）所示：
(b)
2.合模导向机构的设计。
导向合模机构对于塑料模具是必不可少的部分，因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置，所以必须设有导向机构，导柱安装在动模一边或定模一边均可，通常导柱设在主型腔周围。导向机构的主要作用有：定位、导向和承受一定侧压力。根据《模具设计大典》选择导柱和导套的材料均为T8A，其图形如图（c）和(d)所示：
(c)
(d)
3.脱模机构的设计。
因为塑料收缩是抱紧凸模，所以顶出力的作用点应尽量靠近凸模。因为塑件的壁厚的关系，可以利用推板。为了保证良好的塑件外观，顶出位置应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位，由于闹钟后盖为薄壁圆筒形塑件，所以将推杆设计在塑件的内部型腔，对塑件的尺寸和使用没有影响，所以推杆的上表面与型芯的上表面持平。为了更好的推出塑件，采用推杆，推板组合脱模机构。推杆多采用T8A V,T10A 材料，头部淬火硬度达50HRC以上，表面粗糙度取Ra值小于0.8微米，和推杆孔呈H7/f6P配合。根据《模具设计大典》选择推杆的材料为T8A，其图形如图(e)所示：
(e)
根据《模具设计大典》可以选择推板的材料为45号钢，其图形如图(f)所示：
(f)
4.冷却系统的设计。
根据模具冷却系统设计原则：冷却水孔数量尽量多，尺寸尽量大可知，冷却水孔数量大于或等于3根都是可行的。这样做同时可实现尽量降低入水与出水的温度差的原则。根据书上的经验值取5根，冷却水口口径为8mm.。
另外，在冷却系统的过程中，还应同时遵循：
（1）浇口处加强冷却；
（2）冷却水孔到型腔表面的距离相等;
（3）冷却水孔数量应尽可能的多，孔径应尽可能的大；
（4）冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处。
而且在冷却系统内，各处连接处应保持密封，防止冷却水外泄。
5.上，下模板的设计。
根据注射机和《模具设计大典》选择上模板的材料均为45号钢，其形状为标准
模板，图形如图(g)所示：
(g)
根据注射机和《模具设计大典》选择下模板的材料均为45号钢，其形状为标准模板，图形如图(h)所示：
(h)
6.垫块的设计。
根据《模具设计大典》，确定垫块的尺寸，其图形如图所示（i）：
(i)
四．部分零件的三维图形。
1.浇口套，如图所示：
2.导套，如图所示：
3.导柱，如图所示：
4.推板，如图所示：
5.上模板，如图所示：
6.下模板，如图所示:
7.垫块，如图所示：
8.装配图，如图所示：
9.爆炸图，如图所示：
五.总结。
通过这次创新实习，我对注射模具有了更深层次的了解，掌握了注射模具的一般设计步骤，巩固了高分子材料成型工艺及模具设计的专业知识。通过在设计的过程中
不断地查询《模具设计大典》，我对注射模具的标准件有了很大的认识。在和同学配
合设计模具的过程中，我的配合能力得到了很大的增强。在设计模具的过程中，我不断地发现错误，通过改正这些设计中的错误，我学到了很多的知识。通过用AutoCAD 和Proe绘制零件图，我的绘图能力也有了很大的提高，为以后的工作打下了基础。在答疑的过程中，张老师耐心，认真的为我解答疑难问题，我不仅学到了很多知识，还从张老师身上学到了为人处事的态度，这对我以后的工作有很大的帮助。通过张老师，我知道了在以后的工作中，我该如何处理同事之间的关系。另外，通过这次创新实习，我对接下来的毕业设计也知道了该如何进行，避免了时间的浪费。虽然在这次创新实习中我还有很多的问题，但是我相信在接下来的毕业设计中我会解决这些问题。
参考文献
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