第一章绪论1. 塑料及塑料工业的发展塑料工业是一门飞速发展的新兴工业,是随着石油工业的发展应运而生的.世界塑料的历史仅有90年，而我国的塑料工业起步于20世纪50年代，只有50年的历史,但其了展速度是惊人的。

据统计，就最近几十年来，全世界的塑料用量几乎每五年翻一翻特别是近20年来发展雨十分迅速，塑料的产量和数量都有了很大的增长。

1910年全世界的产量只有24kt，到了2003年产量已达到126Mt,有300多个塑料品种。

我国的塑工业经过多年的发展，现如今问题已跃居世界第二位，塑料在国民经济中了挥着重要的作用，但是从人均消费量看，我国人均消费量公12kg上下，而发达国家是30~100kg,世界平均消费量是18kg。

不难预测，中国加入WTO后，中国在全球经济中地位将日益突出，我国塑料工业在未来十年内将有广阔的发展空间和前景。

2.我国的塑料工业现状大多数塑件的制造是靠模塑成的，用模具生产的塑件具有高精度，高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗等特点。

塑料模具的设计和制作水平，对塑件的成型质量具有至关重要的影响，用模具生产的产品价值，往往是模具自身价值的几十倍甚至上百倍。

因此，模具生产的工艺水平及科技含量的高低，已成为衡量一个国家科技产品制造水平的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力，决定一个国家制造业的竞争能力。

因此，在欧美等工业发达国家，模具被称为“点石成金”的“磁力工业”。

美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”；德国则认为模具工业是所有工业中的“关键工业”；日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力”，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力”。

从世界发达国家的生产情况来看，模具产值已经大于机床产值，而且他们注重生产附加的模具，低附加的模具则转到其他发展中国家生产。

目前，我国模具按产量总量排名，我国名列日本、美国之后，位居第三。

我国已成为一个模具大国，但从先进技术的应用程度来看，我国还不是一个模具工业强国，虽然近几年我国的模具技术水平已经有了很大的提高，但是总体上与发达国家相比，还是有很大的差距。

比如：精密加工设备还很少；CAD/CAM/CAE 等普及还不是很高；成型设备陈旧、品种少；塑料材料品种少等等。

因此，大部分国产模具的精度低，寿命短、制造周期长，特别是大型、精密、长寿命的模具远远不能满足国民经济的发展需要。

在我国模具行业“十一五”规划中提出了争取进入模具生产制造强国的总体目标。

我国模具工业的当务之急是加快技术进步，调整产品结构，增加高档模具的比重，质中求效益，提高模具的国产化程度，减少对进口模具的依赖。

据预测，中国市场的总体趋势是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具的发展高于其它模具，在模具行业中比重逐渐提高。

随着塑料工业的不断发展，对塑料模具的要求必然越来越高，精密、大型、复杂、长寿命模具的发展将高于总量发展的速度。

同时，由于进口模具精度、复杂、长寿命模具占多数，因此减少进口量、提高国产化的角度出发，高档模具在中国市场上的份额也逐步增大。

3.塑料成型模具的发展趋势现代模具技术的发展，在很程度上依赖标准化、优质模具材料的研究、先进的设计与制造技术和专用的机床设备，更重要的是生产技术的管理等。

21世纪模具行业的特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化；目标是提高产品的质量和生产率，缩短设计及制造周期，降低生产成本，最大限度的提高模具行业的应变能力，满足用户需要。

可见，未来我国塑料模具技术的主要发展方向将是：（1）在塑料模具设计制造中大力普及、广泛应用CAD/CAM/CAE技术，逐步走向集成化。

（2）提高大型、精密、复杂与长寿命模具的设计与制造技术，逐步减少模具进口量，增加模具的出口量。

（3）在塑料注射成型模具中，（4）（5）积极应用热流技术，推广气辅或水辅注射成型以及高压注射成型技术，满足产品的成型需要。

（6）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。

（7）发展快速制造成型和快速制造模具技术，即快速成型制造技术，迅速制造出产品原型与模具，以降低成本。

（8）积极研究与开发模具的抛光技术、生产设备与材料，满足特殊产品的需要。

（9）推广应用调整铣削、超精密加工和复杂加工技术与工艺，满足模具制造的需要。

（10）开发优质模具材料和表面处理技术，提高可靠性。

（11）研究和应用模具的调整测量技术、逆向工程与并行工程，最大限度地提高模具的开发效率与成功率。

（12）开发新的成型工艺与模具，以满足未来多学科、多功能综合产品开发设计技术的要求。

第二章塑件结构工艺性分析1.塑件的几何形状分析工件三维图如下：工件的二维图如下：从零件图可以看出，工件属于回转类产品，最大宽度尺寸为φ70mm ，最大长度尺寸为10mm 。

内表面有六处环形阵列小肋板，并且中心有一圈凸起圆圈。

外表面有倾斜向圆心的倒角该设计方便于塑件脱模。

在塑件内表面还有一向中心凸起φ66mm 的圆环，由于该处凸起高度只有1mm ，可选用强制脱模完成。

经查表可知：实际工件的壁厚为1mm ，该设计符合最小壁厚要求。

以上表明，塑件结构简单，没有高难度的结构要求，精度要求不高。

2. 塑件原材料的成型特性分析ABS 是聚苯乙烯的改性产品，是目前产量最大、应用最广的工程塑料。

ABS 是不透明的非结晶型聚合物，无毒、无味，密度为1.02～1.05g/cm 3.ABS 具有突出的力学性能，坚固、坚韧、坚硬；具有一定的化学稳定性和良好的介电能力；具有较好的尺寸稳定性，易于成型和机械加工，成型塑件表面有较好的光泽，经过调色可配成任何一种颜色，表面可镀铬。

其缺点是耐热性差，连续工作温度为70C 。

左右，热变形温度为93C 。

左右，耐候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。

ABS 可采用注射、挤出、压延、吹塑、真空成型、电镀、焊接及表面涂饰等多种成型加工方法。

ABS 成型性能如下：（1） 易吸水，成型加工前应进行干燥处理，表面要求高的塑件应长时间预热。

（2） 流动性中等，溢边值为0.04mm 左右。

（3） 壁厚和熔料温度对收缩率影响极小，塑件尺寸精度高。

（4） 比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。

（5） 表观粘度对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大都采用点浇形式。

（6）顶出力过大或机械加工时塑件表面会留下白色痕迹，脱模斜度就取20以上。

（7）易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力。

（8）宜采用高料温、高模温、高注射成型压力。

在要求塑件成型精度高时模具温度可控制在50～600C；而强调塑件光泽的耐热时，模具温度应控制在60～800C。

ABS塑料主要的性能指标：3.塑件的结构工艺性分析（1）塑件的尺寸精度分析该塑件的尺寸均未标注公差，尺寸精度不是很高，可按MT5查取公差。

下表为塑件主要尺寸的公差要求。

（2）塑件表面质量分析可以该表面没有特殊要求，一般情况下，外表面要求光洁，表面粗糙度Ra取0.8μm；没有特殊要求的塑件内表面粗糙度可取3.2μm。

4.塑件的生产批量塑件的生产批量是2万件，属于大批量生产，要提高生产速率，降低成本，采用一模多腔设计，并且选用自动脱模形式。

5.选用注射机（1）初选注射机初选注射机为SZ125/630型注射机进行生产，经查有关资料，SZ125/630型注射机的主要技术参数如下表：（2）计算塑件体积的质量一．塑件的体积计算：cm经计算，塑件的体积V≈30.027233二．塑件的质量计算：经查有关手册可知，ABS材料的密度为 1.02～1.05g/cm3，取密度ρ＝1.04g/cm3，因此，塑件的质量m＝Vρ＝30.02723×1.04≈30（g）三．确定形腔数量SZ125/630型注射机的额定注射量为125cm,而设计塑件体积为30cm3，以及塑件的最大尺寸为φ70mm,并且该塑件为大批量生产，为提高生产率，降低成本，由此可以确定采用一模两腔的设计结构。

型腔平衡布置在型腔板两侧，利于浇注系统的排列和模具的平衡。

四．确定注射成型的工艺参数由材料自身特性，查阅有关资料可确定工件注塑成型工艺参数，如下表：五．确定模具温度及冷却方式ABS是非结晶型塑料，流动性中等，壁厚一般，因此在保证顺利脱模的前提下应尽可能降低模温，以缩短冷却时间，从而提高生产率。

据此，应采用循环水冷却，成型模具温度控制在60～800C之间。

第三章 分型面的选择及浇注系统的设计1. 分型面的选择塑件为瓶盖，外表面相对于内表面来说表面质量要求较高。

在选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量、便于清除毛刺及飞边、有利于排除模具型腔内的气体、分模后塑件留在动模一侧及便于取出塑件等因素，分型面应选择在塑件外形轮廓的最大处。

因此，本模具设计所选的分型面如下图所示：为了提高自动化程度和生产率，塑件的取向变形以及保证塑件表面质量，采用点浇口；而模具采用了双分型面结构，一个分型面用于成型塑件，另一个分型面用于取出浇注系统凝料。

2. 浇注系统的设计（1） 主流道设计SZ125/630型注射机的主要技术参数可知，其喷嘴的主要技术参数如下：喷嘴孔直径mm d 40=； 喷嘴前端球面半径mm R 150=。

根据模具主流道与喷嘴的关系可知：主流道进口端球面半径)21(15)21(0～～R R +=+=mm ，取R ＝17mm; 主流道进口端孔直径mm d d 5.045.00+=+=。

为了方便凝料从主流道中拔出，将主流道设计在锥形，其斜度为40；同时为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计mm的圆弧过r5渡。

主流道衬套采用可折卸更换的浇口套，浇口套的形状及尺寸设计采用推荐尺寸的常用浇口套；为了能与注射机定位圈相配合，采用外加定位环的方式，这样不仅减小了浇口套的总体设计，还避免了浇口套在使用中的磨损。

（2）分流道设计由于塑件体积比较小，形状比较简单，壁厚均匀，流动性中等可选用单点进料方式。

从加工的难易来说，采用最为常见的截面形状为U形的分流道。

查分流道横截面积及其尺寸设计资料，可以选用U形分流道截面半径R＝3mm，h＝3.75mm。

分流道截面形状及尺寸如下图所示：（3）点浇口设计从美观的角度考虑，塑件的外表面要求比内表面要求高，因此浇口的位置和大小保证塑件的外观质量，同时尽量使模具结构简单。

通过对本设计塑件结构分析，结合分型面的位置，选择点浇口进料方式。

浇口结构、位置如下图：根据工件外观质量的要求以及型腔的安放方式，进料位置设计在塑件顶部。

点浇口的直径尺寸可以根据不同塑料的不同，通过塑件的平均厚度查相关表项得到。

（4） 冷料穴及定位圈设计由于是大批量生产，为减少劳动强度，提高自动化程度，以及从ABS 材料的特性考虑，可采用带球头形拉料杆的冷料穴定模板的分流道尽头钻小孔，一次分型时孔内凝料使点浇口与塑件分离；二次分离时凝料被定模板刮落，实现塑件的自动分离。