模具设计与制造专业毕业论文--注塑模具设计

1 绪论1注塑模具工艺简介一、模具模具是当今工业生产中使用极为广泛的主要工艺装备，模具工业正在成为国民经济中的重要基础工业之一。

目前各工业先进国为应付当前市场多样化的要求，缩短产品制造周期以取得最佳的竞争优势，无不引入CAD/CAE/CAM计算机一体化制造技术，以提高产品质量，降低生产成本，增加竞争力。

而随微机软件的发展和进步，模具CAD/CAE/CAM技术在世界范围内得到了广泛的应用，它已成为模具设计制造的发展方向。

二、注塑模具注射模具又称注塑模具，主要用于热塑性塑料制品的成型。

注塑成型在塑料制品中占有很大比重，世界上塑料成型模具的产量半数以上是注塑模具。

由于注射模具的生产制作并不是设计的最终目的，而是要用它制作出好的塑料制品。

所以，模具的设计不但要考虑到金属的特性及加工工艺，还需要充分考虑到树脂材料特性、注射成型工艺。

三、注塑模具设计注射模具设计的内容主要包括市场调研，塑料的选择，塑件建模及其设计的工艺分析，注塑机、注射模架及其零部件的选择，并进行有关的参数计算和校核，以及工程图纸的绘制。

在模具设计中CAD/CAE技术的应用，可大量缩短模具设计的时间并使设计参数标准化。

尽管如此，我们在正确地、高水平地使用注塑模具计算机辅助设计的各种软件的同时，仍必须对模具设计的原则和方法有透彻地了解，以使CAD/CAE技术在模具的设计、生产、制造过程中发挥最大的作用。

四、注塑成型注射(注塑)成型是使热塑性或热固性模塑料先在加热料筒中均匀塑化，而后由柱塞或移动螺杆推挤到闭合模具的模腔中成型的一种方法。

注射成型是一个复杂的过程，其中包括充模、加压、保压、冷却和脱模等一系列连续的加工步骤。

它几乎适用于所有的热塑性塑料。

近年来，注射成型也成功地用于成型某些热固性塑料。

注射成型的成型周期短(几秒到几分钟)，成型制品质量可由几克到几十千克，能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的模塑品。

因此，该方法适应性强，生产效率高。

注射成型用的注射机分为柱塞式注射机和螺杆式注射机两大类，由注射系统、锁模系统和塑模三大部分组成。

本题目也是运用传统的注射成型技术来生产出需要的产品。

五、注塑材料在家用的电器的发展中，有各种优异性能的塑料材料的应用起着十分重要的作用，塑料具有质轻，比强度高，不锈蚀，绝缘性好等优点，而且，原料易得，成型方便，生产效率高，因此，用塑料材料代替金属，生产成本低，适合于大批量生产，而且，由于塑料加工性好，带来了简化和减少零部件的好处。

根据塑料热行为的不同，可将塑料分为热塑性塑料和热固性塑料。

（一）热塑性塑料：热塑性塑料在加热到一定温度时可软化甚至熔融流动，冷却后用又固化为一定形状，这个过程可反复进行。

热塑性塑料中的合成树脂一般为线型高分子，成型时，在热作用下主要发生物理状态的变化，并且这种变化具有可逆性。

热塑性塑料成型容易，成型效率高且经济性较好。

常见的热塑性材料有：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚酰胺（PA）、聚甲醛（POM ）、饱和聚酯（SP）等，以上均为结晶型塑料；聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）、（丙烯烃/丁二烯/苯乙烯）共聚物（ABS）等，以上均为非结晶型塑料。

除ABS外，一般而言，非结晶型塑料是透明的。

（二）热固性塑料：热固性塑料受热时，其中的合成树脂将发生化学变化，树脂（或称聚合物）分子由线型或支链型结构通过交联反应变为体型结构，塑料也因此固化定型。

固化后的热固性塑料遇热不再熔融，也不熔于有机溶剂，所以不能反复加工。

常见的热固性塑料品种有：酚醛（PF）塑料、环氧（EP）塑料、脲醛塑料、氨基塑料等。

注射成型中应用多的是热塑性材料，热固性材料则次之，且从经济、环保角度出发，本设计塑件材料从热塑性材料中选取。

塑料模具技术现状与发展方向一、塑料模具技术现状模具制造是国家经济建设中的一项重要产业，振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。

“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经成为广大业内人士的共识。

在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形。

用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。

模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。

模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具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。

在国外发达国家的模具厂大体分为独立的模具厂和隶属于一些大的集团公司的模具厂，一般规模都不大，但专业化程度高，技术水平高，生产效率极高。

模具企业一般不超过100人，多数在50人以下。

在人员结构上，设计、质量控制、营销人员超过30%，管理人员在5%以下。

年人均产值超过100万元人民币，最高能达到200多万元人民币。

国外模具企业对人员素质要求较高，技术人员一专多能，一般能独立完成从工艺到工装的设计；操作人员具备多种操作技能；营销人员对模具的了解和掌握很深，而国内模具企业分工较细，缺乏综合素质较高的人员。

除外，国外模具企业CAD/CAM/CAE 技术的应用比较广泛，逆向工程、快速原型制造铸造模具使用也比较多。

我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，也有了很大发展，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。

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设计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。

二、我国国内塑料模具工业今后的发展方向（一）出于塑料模具成形的制品日益大型化，复杂化和高精度的要求，和为适应高生产率而发展的一模多腔的原因，重点提高大型，精密，复杂，长寿命模具的设计水平及比例。

（二）在塑料模具设计制造中全面推广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，随着ＣＡＤ／ＣＡＭ软件智能化程度的逐步提高，塑料制作及模具的三维设计与成形过程的模拟分析将在我国模具工业中发挥越来越重要的作用。

（三）推广应用热流道技术，气辅注射成形技术和高压注射成形技术。

（四）开发新的成形工艺和快速经济模具，以适应多品种，少批量的生产方式。

（五）提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。

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。

（六）应用优质材料和先进的表面处理技术来提高模具寿命和质量。

（七）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。

毕业设计的任务一、任务内容本课题的研究对象是带基于UG/Moldflow的豆浆机料筒上盖注塑模设计。

（一）采用美国Siemens PLM Software公司的软件UG设计出该产品的3D图，并导出2D图。

（二）将产品的3D模型导入到Moldflow，运用Moldflow对产品模型进行工艺性分析。

分析是否能顺利完成注射、冷却、脱模，成型强度、刚度以及使用寿命是否满足使用的要求，找出不足之处，对产品作出结构上的修正，直到满足这些条件为止；分析产品的最佳浇口位置，流动是否平衡。

（三）初步选定材料选用ＡＢＳ，收缩率为5/1000左右；分型面为豆浆机料筒上盖水平放置在桌面2/3位置为分型面。

（四）根据实际模型，结构较为复杂，采用一模一穴结构。

（五）由于本产品比较薄浅，所以采用与产品相应的冷却回路进行冷却。

（六）模具划分成动模部分和定模部分，接下来创建型腔、镶件及侧抽芯等零件，然后使用UG软件分析模块的草图和厚度检测功能评估零件，看所设计出的零件是否合格。

（七）由模具的三维图和二维图进行工艺分析，确定好各个模具部件的尺寸，并制订零件加工工艺。

（八）根据模具要求，选择相应的注射机并进行注塑机参数校核。

（九）应用UG软件，创建零件的3D模具图形；应用AutoCAD软件，绘制模具2D图纸。

二、产品资料（一）塑件三维零件图，如图1-1所示：塑件二维零件图注射成型工艺简介注塑成型是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料从注塑机的料斗送入高温的机筒内，进行加热熔融塑化，使之成为粘流状态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段时间的保压冷却以后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制件。

一般分为以下三个阶段的工作。

①成型前的准备：成型前应对物料的外观色泽、颗粒情况，有无杂质等进行检验，并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标。

对于吸湿性强的塑料，应根据注射成型工艺允许的含水量进行适当的预热干燥，若有嵌件，还要知道嵌件的热膨胀系数，对模具进行适当的预热，以避免收缩应力和裂纹，有的塑料制品还需要选用脱模剂，以利于脱模。

图2-1 注塑成型压力—时间曲线②注塑过程：注射过程包括加料、塑化、充模、保压、冷却和脱模等几个阶段。

注塑过程可以用如图2-1所示。

图中T0代表螺杆或柱塞开始注射熔体的时刻；当模腔充满熔体（T=T1）时，熔体压力迅速上升，达到最大值P0。