我国模具工业及塑料模的发展现状

1、第一章第一章 引言引言 1.11.1 我国模具工业及塑料模的发展现状我国模具工业及塑料模的发展现状 模具源于传统金属铸造，现如今涵盖了各种用于金属和非金属快速成形的特殊 装备，在我国被分为 10 大类、46 小类。1996 年至 2002 年间，中国模具制造业的产值 年平均增长 14%左右，2003 年增长 25%左右，广东、江苏、浙江、山东等模具发达地区 的增长在 25%以上。近两年，我国的模具技术有了很大的提高，生产的模具有些已接近 或达到国际水平。2003 年模具出口 3.368 亿美元，比上年增长在 33.5%，形势喜人。 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

2、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 模具有限公司制造的多腔 VCD 和 DVD 齿轮模具，所生产 的这类塑料齿轮的尺寸精度、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的齿形误差，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

3、塑模型腔制造精度可达 0.020.05mm，表面粗糙度 Ra0.2m，模 具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达 1030 万次，淬火钢模达 501000 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 2934 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

4、 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。但总体上热流道的采用率 达不到 10%，与国外的 5080%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，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

5、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 机上应用且价格较低等特点，为进一步普及模具 CAD/CAM 技术创造了良好条件。 1.21.2 中国模具工业的产业特点中国模具工业的产业特点 模具工业是高新技术产业化的重要领域。例如，在电子产品生产中，制造集成 电路的引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模；计算机的机壳、接插件和 许多元器件的制造中的精密塑料模具和精密冲压模具等等，都是产品生产不可或缺的 工具装备。精

6、密模具已使模具行业成为一个与高新技术产品互为依托的产业。 现代模具工业又是技术密集型和资金密集型、高投入的装备型产业，是加工装 备产业的一个组成部分。机械、汽车、电子通讯、家电、石化、建筑等国民经济的支 柱产业都要求模具工业的发展与之相适应，为其提供生产保证。从支柱产业对模具的 需求当中，也可以看到模具工业地位的重要性。由于模具产品的高技术特性，模具企 业只有采用精密装备才能保证其工艺要求。用模具生产制件所表现出来的高精度、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。中国 消费结构和产业结构的加快升级，必将对先进模具制造技术和先进生产装备提出更高 的要求。模具企业

7、新增投资中加工设备的投入要占 80%。据估计，全国约有 40 亿元以 上的模具设备市场，而且每年还以 20%左右的增长速度在发展。本次参展的青岛海尔模 具有限公司、铜陵三佳模具股份有限公司、无锡市国盛精密模具制造有限公司等企业 通过技术装备升级已成为产品生产提供模具的佼佼者。铜陵三佳更是开了模具企业股 票上市的先河，令人振奋。 模具行业还是增值率高、增值税负较重的基础产业。据国家税务总局对 1 万多 家工业企业流转税平均负担率的统计，模具行业比其他行业高出 5.07 个百分点，这与 现代模具产业高投入的产业特点不协调，制约了模具工业的发展。 鉴于模具工业的特点和重要性，国家对模具产业的发展极为

8、重视，并采取了多 种措施给予大力扶持。如自 1997 年以来，相继把模具及其加工技术和设备列入了当 前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录和鼓励外商投资产业目录 ；从 1997 年到 2005 年，对全国部分重点专业模具厂实行增值税返还 70%的优惠政策；1999 年又 把有关模具技术和产品列入国家计委和科学技术部发布的当前国家优先发展的高新 技术产业化重点领域指南(目录) 。这都充分体现了国务院和国家有关部门对发展模具 工业的重视和支持。 1.31.3 模具工业及塑料模技术今后在我国的发展方向模具工业及塑料模技术今后在我国的发展方向 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

9、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。如汽车生产中 90%以上的零部件，都要依靠模具成形，在珠三 角和长三角，为汽车行业配套的模具产值增长达 40%左右。而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。已成为衡量一个国家产品 制造水平高低的重要标志。 其次，要积极推进中西部地区模具产业的发展，努力缩小发达地区和不发达地 区的差距。中西部很多地

10、区已经意识到模具产业的发展对制造业的重要作用。如陕西、 四川、河北等模具生产企业的生产规模、技术水平都有了很大的发展，河北兴林车身 制造集团有限公司作为河北泊头地区的骨干企业带动了一片模具企业的开拓;四川宜宾 普什模具有限公司凭借强有力的资金投入，将在未来写下新的篇章。 第三.要积极推进模具企业特别是国有企业的体制创新，转换经营机制，大力发 展混合所有制经济，明晰产权和完善法人治理结构。充分发掘企业发展的内在动力。 要积极推进中、西部工业基础较好地区的制造业大中型企业主辅分离，使其模具车间、 分厂在不太长的时间里，采用多种有效实现形式，转换机制，大力发展产权明晰、独 立自主经营，适应市场运作和

11、模具生产快速反应的现代专业模具企业，培养能代表行 业水平的“龙头”企业，带动地区产业链的发展。 第四.用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术进 步的关键环节。CADCAECAM 技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用， 使模具的设计制造技术发生了重大变革。再有，模具的开发和制造水平的提高，还有 赖于采用数控精密高效加工设备，如五轴加工机床、高速铣等。超精加工手段也大量 用于模具加工，当前，模具加工技术的重点方向是无图化生产、单件高精度并行加工、 少人化或无人化加工和贯彻只装不配少修的原则等。逆向工程、并行工程、敏捷制造、 虚拟技术等先进制造技术在模具工业中的应用

12、也已普遍。 在塑料模工业发展上，我国今后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

13、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，而且其

14、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，继续研究发展高压注射 成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要。 4、开发新的塑料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

15、本；再次是要进一步增加标准件规格品种。 6、应用优质模具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。 1.41.4 UGUG 简介简介 UG 操作软件是美国参数技术公司的主要产品。它提出的单一数据库、参数化、 基于特征、全相关的概念彻底改变了机械 CAD/CAE/CAM 的传统观念，这种全新的概念 已成为当今世界机械 CAD/CAE/CAM 领域的新标准。利用该概念开发出来的第 3

16、代机械 CAD/CAE/CAM 产品 UG 软件能将设计到制造的全过程集成在一起，让所有用户能够同时 进行同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行工程。 从设计思想上看，UG 系统可以实现真正的全相关性，任何修改都会自动反应到 所有相关对象；它具有真正管理并发进程、实现并行工程的能力；具有强大的装配功 能，能始终保持设计者的设计意图，可以极大的提高设计效率。 从实用性上看，UG 系统界面简洁，概念清晰，符合工程人员的设计思想与习惯。 整个系统建立在统一的数据库上，具有完整而统一的模型。它不但可以应用于工作站 而且现在也推出了单机版，大大增强了它的竞争力。 1.51.5 模具的设计过程模具的设计

17、过程 本模具的设计过程为传统模具设计流程图，如图 1-1 所示： 图 1-1 模具并行设计流程图 第二章第二章 UG 对产品的造型对产品的造型 2.1对对 CAD 图纸的分析图纸的分析 计算机辅助设计简称（CAD） 。AutoCAD 是由美国 Autodesk 公司于 1982 年 12 月 推出的，十几年来已被广泛应用在航天航空、机械、土木建筑、电子、汽车、造船、 冶金、地质、轻工等领域，在同类软件中使用范围最广。AutoCAD 的功能包括：绘制及 修改二维和三维图形、标注尺寸；用绘图机和打印机输出图形；嵌有 AutoLISP 语言和 ObjectARX 环境，可编程实现分析计算和参数化绘图

18、；它还提供了多种定制工具，方便 用户按自己的需要开发新的菜单、工具条、应用程序和文件，使软件用户化；它也还 可以通过各种标准的图形和图像格式文件，与其它软件交换图形数据信息；此外还可 以与外部数据库连接，实现对外部数据库的操作。例如，从数据库中取得有关图形信 息，或者进行报表统计、成本 预算和方案评估等工程管理；或者输出数据给数控加工 设备，以实现计算机辅助制造（CAM） 。因此 AutoCAD 是属于 CAD 功能范畴的软件。 在这次的设计，我们从指导老师拿到的 CAD 三视图纸如下： 图 2-1 零件 CAD 剖面图 图 2-2 零件 CAD 主视图 图 2-3 零件 CAD 俯视图 技术

19、要求： 颜色：乳白色； 未注拔模角度：1 度； 未注圆角：R=0.2 度； 表面光洁，无飞边，塌陷，熔结痕； 未注尺寸公差按 GB/T14486-93 中 MT6 级规定； 未注尺寸参照三维数据； 2.22.2 应用应用 UGUG 对产品的造型对产品的造型 首先打开 UG 软件 NX 3.0，新建一个文件，文件名 cy，如图 2-4 所示： 图 2-4 UG 软件新建文件操作界面 然后按照 CAD 图纸及准确尺寸开始草绘图 2-5： 图 2-5 零件草绘图 对草绘图图 2-5 进行拉伸得到图 2-6： 图 2-6 零件拉伸图 图 2-7 零件拉伸过程图 然后画草绘图 2-8： 图 2-8 零件

20、草绘图 接着对图 2-8 以 Z 轴为中心，进行旋转，如图 2-9 所示： 图 2-9 零件旋转过程图 最后将图 2-6 与图 2-9 旋转体合并得到图 2-10： 图 2-10 零件造型图 现在要做的是按照 CAD 图纸的要求，对每个角度进行倒角，未注拔模角度 1 度， 未注圆角 R=0.2。 由于对以下的开模要求，对造型进行设置拔模角，具体设置拔模角过程如图 2- 11 与图 2-12 所示： 图 2-11 拔模角设计图 图 2-12 拔模角设计图 第三章第三章 注射机选择与校核注射机选择与校核 3.3. 1 1 注射机规格注射机规格选择选择 注射机是热塑性塑料和部分热固性塑料注射成形的主

21、要设备，参照模具设计 与制造简明手册 ，我们选择注射机型号为 XS-ZY-250,它的技术规格如表所示。 型号 螺杆直径 （mm） 注射容量 （cm3） 注射压力（MPa）锁模力(kN) XS-ZY-250422501301800 最大注射面积（cm3） 模板行程 （mm） 定位孔直径（mm） 500350 06 . 0 0 150 顶出 模具厚度（mm）喷嘴 两侧 最大最小 球半径 （mm） 孔半径 （mm） 孔径 （mm） 孔距 （mm） 中心孔径 （mm） 35025018440280 表 3-1 XS-ZY-250 号注射机技术规格表 3.3. 2 2 注射机的校核注射机的校核 3.2

22、.13.2.1 注射机注射容量校核注射机注射容量校核 塑件成形所需的注射总量应小于所选注射机的注射容量。注射容量以容积 （cm3）表示时，塑件体积（包括浇注系统）应小于注射机的注射容量，其关系按 3-1 式校核 V件0.8V注 （3-1） 式中 V件塑件与浇注系统的体积（cm3）; V注 注射机注射容量（cm3）; 0.8 最大注射容量利用系数。 在这个设计中， V件= 180cm3 V注=250cm3 1800.8*250=200 所以注射机注射容量完全满足要求。 3.2.23.2.2 注射机锁模力校核注射机锁模力校核 模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的额定锁模力， p腔FP锁 （3-

23、2） 式中 p腔 模具型腔压力，一般取 4050Mpa； F 塑件与浇注系统分型面上的投影面积（mm2）; P锁 注射机额定锁模力（N） 。 在这个设计中 p腔 = 40 Mpa F = 30000mm2 P锁 = 1800 kN p腔F = 40 106 30000 10-6 = 1200 (kN)1800(kN) 所以注射机的锁模力也满足要求。 3.2.33.2.3 注射机注射压力校核注射机注射压力校核 塑件所需的注射压力应小于或等于注射机的额定注射压力， p成 P注 （3-3） 式中 p成 塑件成形所需的注射压力（Mpa） ， P注 所选注射机的额定注射压力(Mpa)。 在这个设计中 p

24、成 = 80 Mpa P注 = 130 Mpa 显然，80 130，因此注射压力也满要求。 3.2.43.2.4 注射机模具厚度校核注射机模具厚度校核 模具闭合时的厚度应在注射机动、定模板的最大闭合高度和最小闭合高度之间， 其关系按 3-4 式校核 H最小 H模 H最大 （3-4） 式中； H最小 注射机所允许的最小模具厚度（mm） ； H模 模具闭合厚度（mm） ； H最大 注射机所允许的最大模具厚度（mm） 。 在这个设计中 H最小 = 250 mm H模 = 340 mm H最大 = 350 mm 显然，300340450 所以注射机模具厚度也满足要求。 3.2.53.2.5 注射机最大

25、开模行程校核注射机最大开模行程校核 塑件所需的开模距应小于注射机的最大开模行程。对在液压机械联合锁模的立式、 卧式注射机上使用的一般浇口模具， H1 + H2 + 510mm s （3-5） 式中 H1 脱模距离（mm） ； H2 塑件高度（包括浇注系统） （mm） ； S 注射机模板行程（mm） 。 在这个设计中 H1 = 40 mm H2 = 80mm S = 350 mm H1 + H2 + 10 = 40 + 100 +10 = 150 mm 显然，150 350 因此，注射机模板行程也满足要求。 至此注射机型号确定，选择 XS-ZY-250。 第四章第四章 成型零件模具的设计成型零件

26、模具的设计 4.14.1 建立分型面建立分型面 如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的 成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、 模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比 较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则： 1.分型面应选在塑件外形最大轮廓处。 2.便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。 3.保证塑件的精度要求。 4.满足塑件的外观质量要求。 5.便于模具加工制造。 6.对成型面积的影响。 7.对排气效果的影响。 8.对侧向抽芯的影响。 其中最重要

27、的是第 5）和第 2） 、第 8）点。为了便于模具加工制造，应尽是选择 平直分型面工易于加工的分型面。分型面设置为 A-A 面，在 B-B 面设置为滑快结构， 如图 4-1 所示： 图 4-1 成型零件结构图 在图 4-1 位置建立分型面，得到图 4-2： 图 4-2 零件分型面 4.24.2 浇注系统形式与浇口设计浇注系统形式与浇口设计 4.2.14.2.1 制作浇注系统制作浇注系统 浇注组成系统的： 1主浇道 2第一分浇道 3第二分浇道 4第三分浇道 5浇口 6型腔 7冷料 在设计浇注系统时应考虑下列有关因素： 塑料成型特性：设计浇注系统应适应所用塑料的成型特性的要求，以保证塑件质 量。

28、模具成型塑件的型腔数：设置浇注系统还应考虑到模具是一模一腔或一模多腔， 浇注系统需按型腔布局设计。 塑件大小及形状：根据塑件大小，形状壁厚，技术要求等因素，结合选择分型面 同时考虑设置浇注系统的形式、进料口数量及位置，保证正常成型，还应注意防止流 料直接冲击嵌件及细弱型芯受力不均以及应充分估计可能产生的质量弊病和部位等问 题，从而采取相应的措施或留有修整的余地。 塑件外观：设置浇注系统时应考虑到去除、修整进料口方便，同时不影响塑件的 外表美观。 注射机安装模板的大小：在塑件投影面积比较大时，设置浇注系统时应考虑到注 射机模板大小是否允许，并应防止模具偏单边开设进料口，造成注射时受力不匀。 成型

29、效率：在大量生产时设置浇注系统还应考虑到在保证成型质量的前提下尽量 缩短流程，减少断面积以缩短填充及冷却时间，缩短成型周期，同时减少浇注系统损 耗的塑料。 冷料：在注射间隔时间，喷嘴端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件质量， 故设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施 参照 4.2 节所设计的浇注系统形状及尺寸，在该制造模块中使用拉伸切除，旋转切除， 扫描切除等方法制作浇注系统。浇口套如图 4-3 所示以及主流道如图 4-4 所 示： 图 4-3 浇口套 图 4-4 主流道 4.2.24.2.2 主流道设计主流道设计 主流道设计 主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段 带有锥度

30、的流动通道。主流道小端尺寸为 8.510mm。主流道小端入口处与注射机喷嘴 反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的 主流道衬套形式，俗称浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。本 设计中浇口套由于与定位圈有配合需求，而且注射机喷嘴球半径 18，遵循注射机球半 径小于等于浇口套球半径的国标要求，浇口套的规格有 12，16，20 等几种。由 于注射机的喷嘴半径为 18，所以唧咀的为 R20。考虑到机箱前面板上放置光驱的地方 开设的矩形通孔，可以利用这个孔，将主流道设置于此，这样设计的方便之处在于：1.可 以节省空间，减小模具体积；2.横浇道和浇口的开

31、设比较方便。主流道的形式见附录 模具装配图 ，即 03 号图纸。 主流道浇口套固定配合见下图所示： 图 4-5 浇口套的固定图 4.2.34.2.3 浇口及冷料穴设计浇口及冷料穴设计 1浇口 浇口是分流道与型腔的连接通道，浇口的各类形式和尺寸参见模 具设计与制造简明手册中表 2-502-60。在本例设计中，考虑到所设计零件的形状 为深腔薄壁状壳类零件，同时零件表面光洁度要求较高，选用侧浇口。侧浇口又称边 缘浇口，国外称之为标准浇口。侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体于型腔的侧面 充模，其截面形状多为矩形狭缝，调整其截面的厚度和宽度可以调节熔体充模时的剪 切速率及浇口封闭时间。这种浇口加工容易，

32、修整方便，并且可以根据塑件的形状特 征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件 的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强；但有浇口痕迹存在，会形成熔接 痕、缩孔、气孔等塑件缺陷，且注射压力损失大，对深型腔塑件排气不便。 总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常 要考虑以下几项原则： 1) 尽量缩短流动距离。 2) 浇口应开设在塑件壁厚最大处。 3) 必须尽量减少熔接痕。 4) 应有利于型腔中气体排出。 5) 考虑分子定向影响。 6) 避免产生喷射和蠕动。 7) 浇口处避免弯曲和受冲击载荷。 8) 注意对外观质量的影响。 考虑到以上

33、几点，本次设计中可利用零件形状比较下，可将浇口设在孔壁内侧，这样 设计的优点在于：1.不会破坏成形零件的表面光洁度。2.浇口处的落料较简单，落料 后只需做简单的光整即可。 2. 冷料穴 在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这 一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以 内约 1025mm 的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位 于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较低的冷料进入 型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料， 防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用

34、来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴 称为冷料穴。 冷料穴的形状见模具设计与制造简明手册中。冷料穴一般开设在主流道对 面的动模板上（也即塑料流动的转向处） ，其标称直径与主流道大端直径相同或略大一 些，深度约为直径的 11.5 倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积，冷料穴有 六种形式，常用的是端部为 Z 字形和拉料杆的形式，具体要根据塑料性能合理选用。 考虑到后面采用 Z 形拉料秆，冷料穴选取相应形式，这种冷料穴常用于热塑性塑料注 射模。 3. 排气槽 排气槽的型式和尺寸见模具设计与制造简明手册 。本设计综合 考虑，利用分型面和配合间隙进行排气，没有单独开设排气槽。 4.34.3 冷却系统设计

35、冷却系统设计 4.3.14.3.1 凹模冷却系统设计凹模冷却系统设计 设置冷却装置的目的，主要是防止塑件在脱模时发生变形，缩短成形周期及提 高塑件质量。凹模的冷却系统采用开设冷却水孔的方式，冷却水孔的开设原则如下： 冷却水孔的数量应尽可能多，直径尽量大。各冷却水孔至型腔表面的距离应相等，一 般保持在 1520mm 范围内，距离太近则冷却不易均匀，太远则效率低。水孔直径一般 取 812mm。孔距最好为水孔直径的 5 倍。水孔通过镶块时，防止镶套管等漏水。冷却 管路一般不宜设在型腔内塑料熔接的地方，以免影响塑件强度。水管接头（冷却水嘴） 应设在不影响操作的一侧。 4.3.24.3.2 凸模冷却系统

36、设凸模冷却系统设 考虑到凸模下方与动模板直接连接，不宜采用冷却水孔设计。 第五章第五章 模架的选择及设计模架的选择及设计 5.15.1 模具结构的确定模具结构的确定 由于塑件外观质量要求高，尺寸精度要求一般，且装配精度要求高，因此我们 设计的模具采用二型腔单型面。由于本塑件并非上下结构或者左右对称，模具将会采 用滑快结构。基本的滑块的设定如以下图所示： 图 5-1 模具的滑块示意图 图 5-2 模具滑块与上模的固定图 5.25.2 推出系统设计推出系统设计 确定推出系统形式，是确定模架选择的基础。在此，我们只介绍推杆推出和推 件板推出两种机构，其他推出机构的结构型式参见模具设计与制造简明手册中

37、第 二章第六节的内容。 1推杆推出 推杆推出是一种最简单常用的推出形式。推出元件制造简便，更 换容易，滑动阻力小，推出效果好，其结构型式见模具设计与制造简明手册表 2- 78。 推杆设计要点如下： 推杆应设在塑件能承力较大的部位，尽量使推出的塑件受力均匀，但不宜与型 芯或镶件距离过近，以免影响凸、凹模强度。 推杆直径不宜过细，要有足够的强度承受推力，一般取 2.512mm。对 3mm 以下的推杆宜用阶梯式，即推杆下部增粗。 推杆装配后不应有轴向窜动，其端面应高出型腔或镶件平面 0.050.1mm。推杆 固定方式见模具设计与制造简明手册图 2-56。 塑件浇口处尽量不设推杆，以防该处内应力大而碎

38、裂。 推杆的布置应避开冷却水道和侧抽芯，以免推杆和抽芯机构发生干扰。如果无 法避开侧抽芯，则应设置先复位机构。 推杆和模体的配合间隙不大于所用塑料的溢边值，常用塑料的溢边值见模具 设计与制造简明手册 。ABS 的溢边值为 0.04mm。 2推件板推出 推件板推出面积大，推力均匀，模具不必设复位秆。但型芯周 边形状复杂时，推件板的型孔加工较困难。常用于推出深腔、薄壁和不允许有推杆痕 迹的塑件，其结构型式见模具设计与制造简明手册 。 推件板设计要点如下： 推件板须淬硬，在推出过程中不得脱开导柱。 推件板与其他零件的配合一般采用 H7/f7。 采用有配合斜度的推件板，其配合间隙须小于塑料溢边值。 基

39、于以上原因，在本设计中，采用推件板推出的推出机构。推件板使用复位杆推出， 然后使用复位杆复位，最大限度减少了模架的零件数量，提高了劳动生产率，节省了 成本。 5.35.3 确定模架确定模架 1模架组合形式 注射模模架的组成零件及名称见模具设计与制造简明手册图 2-67。注射模中 小型模架的组合型式见模具设计与制造简明手册表 2-95。 本模架的特点如下： 定模和动模均由两块模板组成，中间增加推件板。 推件板推出塑件。 2模架组合尺寸 注射模中小型模架组合尺寸见模具设计与制造简明手册表 2-96。 根据成型零件大小，我们选择 150150 的模架。 5.45.4 主流道衬套的形式主流道衬套的形式

40、 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模 具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式（俗称浇口套，这边称唧咀） ，以 便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。唧咀都是标准件，只需去买就行了。 常用唧咀分为有托唧咀和无托唧咀两种下图为前者，有托唧咀用于配装定位圈。唧咀 的规格有 12，16，20 等几种。由于注射机的喷嘴半径为 20，所以唧咀的为 R21。主流道衬套的形式如下图所示： 图 5-3 主流到的衬套形式 5.5.5.5.主流道衬套的固定主流道衬套的固定 因为采用的有托唧咀，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是标准 件，外径为 120mm，

41、内径 35mm。具体固定形式如图 5-4 所示： 图 5-4 主流道忖套的固定图 5.65.6浇口的设计浇口的设计 浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统 中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性 能和质量的影响很大。浇口的设计有以下几点： 5.6.15.6.1 浇口的选用浇口的选用 浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。我们将采用限制性浇口。限制性浇口 一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高 剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型腔，另一方面改善塑料熔 体进入型腔时的流动特性，调节

42、浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、 冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料 与塑件分离的作用。具体到这套模具，其浇口形式及尺寸下图所示： 5.6.25.6.2 浇口位置的选择浇口位置的选择 模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇 口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理 选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。 总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑 以下几项原则： 1）尽量缩短流动距离。 2）浇口应开设在塑件壁厚

43、最大处。 3）必须尽量减少熔接痕。 4）应有利于型腔中气体排出。 5）考虑分子定向影响。 6）避免产生喷射和蠕动。 7）浇口处避免弯曲和受冲击载荷。 8）注意对外观质量的影响。 根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则，每个型腔设计的每个进浇点如下图 所示： 图 5-5 模具浇注系统图 5.6.35.6.3 浇注系统的平衡浇注系统的平衡 对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有 的型腔同时得到均一的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将 从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平 衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸

44、使各浇口的流量及成型工艺条件达到一 致，这就是浇注系统的平衡。显然，我们设计的模具是平衡式的，即从主流道到各个 型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同。 5.6.45.6.4 冷料穴的设计冷料穴的设计 在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因 辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约 1025mm 的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内 的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较低的冷料进入型腔，便会产 生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进 入浇注系统的

45、流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。 冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处） ，其标称直 径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的 11.5 倍，最终要保证冷料的 体积小于冷料穴的体积，冷料穴有六种形式，常用的是端部为 Z 字形和拉料杆的形式， 具体要根据塑料性能合理选用。 第六章 模具的装配与调试 第六章第六章 模具的装配与调试模具的装配与调试 6.6. 1 1 模具的装配模具的装配 模具的装配过程相对要简单一些，主要工作就是给每个零件添加约束关系。装 配过程主要还是围绕凹模和凸模来进行的，将以上设计的模架零件和模具零件添加一 定的约

46、束，得到以下图所示的模具装配图以及滑快与上模的固定图： 图 6-1 模具装配总图 图 6-2 模具装配透视图 图 6-3 滑快与上模固定图 6.6. 2 2 模具的调试模具的调试 试模中所获得的样件是对模具整体质量的一个全面反映。以检验样件来修正和 验收模具，是塑料模具这种特殊产品的特殊性。 首先，在初次试模中我们最常遇到的问题是根本得不到完整的样件。常因一般 塑件被粘附于模腔内，或型芯上，甚至因流道粘着制品被损坏。这是试模首先应当解 决的问题。原因分析： 1粘着模腔 制品粘着在模腔上，是指塑件在模具开启后，与设计意图相反，离开型芯一侧， 滞留于模腔内，致使脱模机构失效，制品无法取出的一种反常

47、现象。其主要原因是： （1） 注射压力过高，或者注射保压压力过高。 （2） 注射保压和注射高压时间过长，造成过量充模。 （3） 冷却时间过短，物料未能固化。 （4） 模芯温度高于模腔温度，造成反向收缩。 （5） 型腔内壁残留凹槽，或分型面边缘受过损伤性冲击，增加了脱模阻力。 2粘着模芯 （1） 注射压力和保压压力过高或时间过长而造成过量充模，尤其成型芯上有加 强筋槽的制品，情况更为明显。 （2） 冷却时间过长，制件在模芯上收缩量过大。 （3） 模腔温度过高，使制件在设定温度内不能充分固化。 （4） 机筒与喷嘴温度过高，不利于在设定时间内完成固化。 （5） 可能存在不利于脱模方向的凹槽或抛光痕迹

48、需要改进。 3粘着主流道 （1） 闭模时间太短，使主流道物料来不及充分收缩。 （2） 料道径向尺寸相对制品壁厚过大，冷却时间内无法完成料道物料的固化。 （3） 主流道衬套区域温度过高，无冷却控制，不允许物料充分收缩。 （4） 主流道衬套内孔尺寸不当，未达到比喷嘴孔大 0.51 。 （5） 主流道拉料杆不能正常工作。 一旦发生上述情况，首先要设法将制品取出模腔（芯） ，不惜破坏制件，保护模 具成型部位不受损伤。仔细查找不合理粘模发生的原因，一方面要对注射工艺进行合 理调整；另一方面要对模具成型部位进行现场修正，直到认为达到要求，方可进行二 次注射。 4成型缺陷 当注射成型得到了近乎完整的制件时，

49、制件本身必然存在各种各样的缺陷，这种缺陷 的形成原因是错综复杂的，一般很难一目了然，要综合分析，找出其主要原因来着手 修正，逐个排出，逐步改进，方可得到理想的样件。下面就对度模中常见的成型制品 主要缺陷及其改进的措施进行分析： （1） 注射填充不足 所谓填充不足是指在足够大的压力、足够多的料量条件下注射不满型腔而得不到完整 的制件。这种现象极为常见。其主要原因有： a. 熔料流动阻力过大 这主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形状、尺寸不利于熔料流 动。尽量采用整圆形、梯形等相似的形状，避免采用半圆形、球缺形料道。熔料前锋 冷凝所致。塑料流动性能不佳。制品壁厚过薄。 b. 型腔排

50、气不良 这是极易被忽视的现象，但以是一个十分重要的问题。模具加工精度超高，排气显得 越为重要。尤其在模腔的转角处、深凹处等，必须合理地安排顶杆、镶块，利用缝隙 充分排气，否则不仅充模困难，而且易产生烧焦现象。 c. 锁模力不足 因注射时动模稍后退，制品产生飞边，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺料。应 调大锁模力，保证正常制件料量。 （2） 溢边（毛刺、飞边、批锋） 与第一项相反，物料不仅充满型腔，而且出现毛刺，尤其是在分型面处毛刺更大，甚 至在型腔镶块缝隙处也有毛刺存在，其主要原因有： a. 注射过量 b. 锁模力不足 c. 流动性过好 d. 模具局部配合不佳 e. 模板翘曲变形 （3） 制

51、件尺寸不准确 初次试模时，经常出现制件尺寸与设计要求尺寸相差较大。这时不要轻易修改型腔， 应行从注射工艺上找原因。 a. 尺寸变大 注射压力过高，保压时间过长，此条件下产生了过量充模，收缩率趋向小值，使制件 的实际尺寸偏大；模温较低，事实上使熔料在较低温度的情况下成型，收缩率趋于小 值。这时要继续注射，提高模具温度、降低注射压力，缩短保压时间，制件尺寸可得 到改善。 b. 尺寸变小 注射压力偏低、保压时间不足，制在冷却后收缩率偏大，使制件尺寸变小；模温过高， 制件从模腔取出时，体积收缩量大，尺寸偏小。此时调整工艺条件即可。通过调整工 艺条件，通常只能在极小范围内使尺寸京华，可以改变制件相互配合

52、的松紧程度，但 难以改变公称尺寸。 对以上出现的缺陷调试时，尽可能先采用改变成形工艺条件，后采用修正模具 来消除成形缺陷。以下的内容均从这两个方面来讨论。 热塑性塑料注射成形件的常见缺陷及消除措施如下。 1缺料（注射量不足）消除措施如下： 工艺条件：增大注射压力；延长成形周期；延长保压时间；调整材料供给提高熔料 温度；提高模具温度；供给干燥过的熔料。 模具条件：加大主流道、分流道和浇口；减小浇口区面积；加大喷嘴；增加排气槽； 改变浇口位置。 2气孔消除措施如下： 工艺条件：增大注射压力；延长成形周期；调整材料供给；降低熔料温度降低模具 温度。 模具条件：加大主流道、分流道和浇口；改变冷却水道位

53、置；改变浇口位置。 3溢料飞边消除措施如下： 工艺条件：减小注射压力；缩短保压时间；降低熔料温度；增大合模压力。 模具条件：矫正修理分型面。 4着色不均匀消除措施如下： 工艺条件：缩短保压时间；降低熔料温度；提高模具温度；供给干燥过的物料；物 料不得带有杂质、灰尘。 模具条件：加大主流道、分流道和浇口；减小浇口区面积。 5翘曲变形消除措施如下： 工艺条件：增大注射压力；延长成形周期；延长保压时间；降低熔料温度；降低模 具温度；使用矫正框架。 模具条件：加大喷嘴；改变冷却水道位置。 6波状痕迹消除措施如下： 工艺条件：增大注射压力；延长成形周期；延长保压时间；调整原料供给；降低熔 料温度；降低模

54、具温度。 模具条件：加大喷嘴；改变冷却水道位置。 7尺寸不稳定消除措施如下： 工艺条件：增大注射压力；延长成形周期；延长保压时间；降低熔料温度；降低模 具温度。 模具条件：加大主流道、分流道和浇口；减小浇口区面积；加大喷嘴；改变冷却水 道位置；改变浇口位置。 8熔接痕强度低消除措施如下： 工艺条件：减小注射压力；延长保压时间；降低熔料温度；减慢注射速度。 模具条件：增加排气槽；检查喷嘴加热部分。 9表面质量差消除措施如下： 工艺条件：增大注射压力；缩短保压时间；增大合模压力；提高模具温度；降低模 具温度；减慢注射速度；物料不得带有杂质、灰尘；使用矫正框架。 模具条件：加大主流道、分流道和浇口；

55、改变冷却水道位置；增加排气槽；改变浇 口位置；研磨模腔表面；增加冷料穴容量；研磨主流道、分流道和浇口。 10塑件粘模消除措施如下： 工艺条件：减小注射压力；缩短保压时间；降低熔料温度；降低模具温度。 模具条件：加大主流道、分流道和浇口；减小浇口区面积；研磨模腔表面。 11主流道凝料粘模消除措施如下： 工艺条件：缩短保压时间。 模具条件：改变喷嘴位置；研磨主流道衬套；改变主流道拉料杆形式。 12脆消除措施如下： 工艺条件：缩短保压时间；降低熔料温度；提高模具温度；供给干燥过的物料。 模具条件：加大主流道、分流道和浇口。 13 表面硬度、强度不足消除措施如下： 工艺条件：增大注射压力；延长保压时间

56、；缩短保压时间；降低熔料温度；提高模 具温度；供给干燥过的物料；减慢注射速度；物料不得带有杂质、灰尘。 模具条件：加大主流道、分流道和浇口；减小浇口区面积；改变冷却水道位置；增 加排气槽；改变浇口位置；研磨模腔表面；增加冷料穴容量；研磨主流道、分流道和 浇口。 14. 浇口处产生色泽不良的纹路消除措施如下： 工艺条件：增大注射压力；延长保压时间；缩短保压时间；降低熔料温度；提高模 具温度；供给干燥过的物料；减慢注射速度。 模具条件：加大主流道、分流道和浇口；减小浇口区面积；增加排气槽；改变浇口 位置；增加冷料穴容量。 第七章第七章 成型零件的加工工艺成型零件的加工工艺 此部分内容是本毕业设计的

57、特色所在。成型零件结构设计完后，就要开始零件 的下材料和加工制作等。由于此塑件车灯的旋扭的材料的主要成分是尼龙 66，要求有 优良的力学性能，抗冲击强度高，良好的消音效果，较强的绝缘性能等。厂家的这种 材料具有一定的腐蚀性，容易产生批锋（飞边） ，因此其成型零件的材料的各种性能要 求相当好，并且必须进行热处理，提高它们的硬度。本套模具的成型零件都采用一种 牌号叫 S136-H 的瑞典进口模具钢。它是一种预加硬透明耐蚀镜面模具钢，其主要成份 和性能如下： 主要成份： 3 . 0 6 . 135 . 09 . 038 . 0 % 钒铬锰矽碳 出厂状态：淬火加回火，HRC31-35 钢材特点： 1、

58、最佳之抛光性。 2、渗透性良好。 3、良好之搞腐蚀性。 4、此钢材经淬火及镜面磨光后，其抗腐蚀性能更加可靠。 所有的成型零件的加工工艺大致可分为：a)订材料、开料，b)热处理前的加工，c)热 处理后的加工，d)加工型腔等几道工序。 7.17.1 订材料、开料订材料、开料 由前面前模仁的结构设计可知，前模仁就是一个长方体。其设计尺寸为 26016025，而订材料时的尺寸每边必须大约留 3的余量，订料的尺寸为 26316328，市场上的材料厚度尺寸是有系列的，正好有厚度为 28的料。材料到 了后，就要进行开料既开粗，开粗的最终尺寸仍然单边要留 20 丝的余量，因为材料热 处理后会有少量变形，余量是

59、留给最后精磨的，即 260.4160.425.4。开粗既用开 粗的铣床铣掉材料的表层，再到平面磨床上将材料粗磨成长方体。 7.27.2 热处理前的加工热处理前的加工 这里所说的热处理，其作用就是要提高材料的硬度，即将原来的 HRC3135，淬 硬到 HRC4852。这种热处理具体采用的是什么方式，这是热处理厂的专利，别人不知 道，据说是真空油淬，且这种热处理后的材料变形量相当小。反正只要告诉热处理厂 材料要求的硬度就行了，热处理完后他们会测试材料的硬度是否达到了要求。 由于热处理后材料的硬度达到了 HRC4852，普通的刀具再也加工不动了。因此热处理 前加工一些精度要求不高的地方，如螺丝孔、运

60、水、流道等。 在前面前模仁最终设计结构图中的所有结构，包括 6 个 M10 的内螺纹，两条 6 的运水，4 个运水螺纹牙，4 个斜导柱孔，2 个锥形的分流道孔，这些都是热处理前要 加工的。其中的个斜导柱孔必须和前模框装配好后，再一起钻 20大的斜孔，钻好 就要把斜导柱配进去。它们的配合必须是紧配合，绝对不能有松动，一有松动，斜导 柱十有八九会断。 7.37.3 热处理后的加工热处理后的加工 前模仁热处理后，只要将它精磨到数，配一下框就行了。由于前模板上开的框 在此之前已开好，所以要将热处理后的前模仁的四周磨小，再配到前模框中去。因为 前模仁是平的，所以它相对于模板的位置精度可以不要求很高。 参