注塑模设计毕业论文(2)

中原工学院信息商务学院毕业论文（设计）

1 前言

1.1 模具工业的地位

模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。

模具是一种重要的国工工艺装备，是国民经济各工业部门发展的重要基础之一。模具是压力加工或其它成形加工工艺中，使材料变形制成产品的一种重要工艺装备，应用广泛。它在锻造、塑料加工、压铸等行业中起着重要作用。模锻件、冲压件、挤压和拉拔件等，都是使金属材料在模具中发生塑性变形而获得的；压铸零件、粉末冶金零件也在模具中充填加工成形的；而塑料、陶瓷、玻璃制品等非金属材料的成形加工也多是依靠模具。少无切削加工是机械制造业发展的一个方向，而模具是利用压力加工实现无切削工艺的关键。模具成形有优质、高产、低消耗和低成本等特点，因此得到了广泛应用。据初步统计：依靠模具加工的产品和零件，电行业占80%，机电行业占70%以上。轻工、军工、冶金及建材等行业大部分产品和生产都离不开模具。

1.2 国内外研究现状及发展趋势

塑料制品在人们的日常生活中及现代化工业生产领域中得到日益广泛的应用。随着塑料工业的发展，社会对塑料制品的需求愈来愈大。据统计，在现代化工业生产中，60%～90%的工业产品需要使用模具加工，模具工业已经成为工业发展的基础。而塑料注射模在模具中所占的分量越来越大，其发展也非常迅速，大有凌驾其它模具之上的趋势。专家预测，在未来的模具市场中，塑料模具在模具总量中的比例将逐步提高，且发展速度将高于其他模具。

一般来说，国外的模具工业起步比较早，发展也比较靠前，技术也比较成熟,现在注塑成型技术在向多工位、高效率、自动化、连续化、低成本方向发展。例如：(1)混炼与注塑成型组合技术的应用，WP公司将双螺杆聚合物玻纤混炼技术与活塞注塑成型技术组合，把多相体系共混与注塑组合成连续成型过程。(2)多工位、连续注塑技术的应用。德国FOBOHA公司4工位双机注塑成型64件双色塑

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料制品技术，4个侧面各有64个阳模的结构居中并可转动，两侧各配有1套阴模和1台注塑机，每次转动90度后合模，2台注塑机同时注塑。如果注塑2种不同材料或双色制品，每转动一次，这套设备可注塑成型64个制品。意大利PRESMA公司的10工位EVA交联发泡注塑机组，由1台注塑机和沿圆周排列的10套注塑模具组成，这10个模具依次被移动到注塑机前进行注塑成型，被注塑后的模具在移动中需要完成定型、开模、取出制品、合模的工序，这些工序全部由电脑自动控制。这套交联发泡注塑机组将中型塑料制品注塑成型过程连续化，提高了注塑机的生产效率。法国BILLION公司双注塑、可旋转模具注塑技术，将2个阳模平行放置在1个可转动的支架结构上，2台注塑机同时向各自对应的模具内注塑不同物料，然后开模，阳模支架整体向前移动后旋转180度，其中1个阳模上的双色制品被取出，进行下次注塑工作。这套双注塑设备提高了连续化程度和设备操作空间的紧凑性。(3)子母螺杆注塑成型技术的应用。INSHOT公司推出的子母螺杆双色注塑技术，可以被称作是共注塑成型技术的一次重大突破。这台注塑成型设备主要是由1个机筒、2个子母螺杆和2套传动系统组成。将大螺杆的空腔作为小螺杆的机筒组成了子母螺杆，这两个螺杆各自的转动与移动由2个独立的传动系统控制，注塑模具的结构也相对简单，极大地降低了共注塑成型技术所需的设备成本。另外，国外在压塑成型和吹塑成型自动化和连续化生产技术方面也有很大的进展。如意大利萨克米公司的连续快速压苏瓶盖成型机，主要是由1台片材挤出机、自动切片机构、配有64套瓶盖压塑模具的快速旋转机构组成。挤出片材被切下落到阴模中，阳模与阴模合模，定型后开模，由一个搓动机构将阳模上的瓶盖取出。这台设备每分钟最快可制成1200个塑料瓶盖，生产效率之高是目前在国内难以见到。

相比而言，国内相塑料模具就比国外落后得多，目前大多用的是单型腔，简单型腔的模具达70％以上，仍占主导地位，一模多腔精密复杂的塑料注射模，多色塑料注射模已经能初步设计和制造，但是有很多精密的模具都要靠进口。不过，我国模具从开始起步到现在有经历了半个世纪的发展，模具工业有了很大的发展，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，年均增速均为13%。模具制造水平也有了很大的提高，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

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机电有限公司和烟台北极星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。

近年来,随着塑料工业突飞猛进地向前发展,模具设计和制造工业也发生了根本的变化.高效率、自动化、大型、超小型、高精度、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比例越来越大。据统计,汽车、拖拉机、电机电器、仪器仪表、自行车、电冰箱、电风扇等，分别有60%、85%和92%以上的零件用模具进行成型加工。模具生产的费用将占产品成本的10%-30%且逐步提高。因此日本称模具是进入“富裕社会的原动力” 德国称为“金属加工中的帝王”工业发达国家的模具工业已成为独立的行业，把模具技术水平作为国家机械制造工艺水平的重要标志之一。而国内塑料塑件在人们的日常生活中及现代工业生产领域中占有很重要的地位。采用模具成型的工艺代替传统的切削加工工艺，可以提高生产效率，保证零件质量，节约材料，降低生产成本，从而取得很高的生产效率。因此，在机电、仪表、化工、汽车和航天航空等领域，塑料已成为金属的良好代用材料并得到了广泛的应用，出现了金属材料塑料化的趋势。作为最有效的塑料成型方法之一的注射成型技术具有可以一次成型各种结构复杂和尺寸精密的塑件。成型周期短、生产率高、大批生产时成本低廉、易于实现自动化或自动化生产等优点，因此，世界塑料成型模具产量中约半数以上是注射模具。

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近几年来，在我国其发展速度之快、需求量之大是前所未有的，但总体上与工业发达的国家相比仍有较大的差距。目前，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。未来国内外塑性模具的制造技术和成型技术有如下发展趋势：1)在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM 技术；2)高速铣削加工将得到更广泛地应用；3)在塑料模具中推广应用热流道技术、注射成型和高压注射成型技术；4)提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；5)研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；6)虚拟技术将得到发展；7)模具自动加工系统的研制和发展。广泛应用CAD/CAE/CAM技术，逐步走向集成化的方向发展。

1.3 计算机技术在模具中的应用

模具是一种技术密集、资金密集型产品，在我国国民经济巾的地位也非重要。模具工业已被我国正式确定为基础产业，并在“十五”中列为重点扶持产业。由于新技术、新材料、新工艺的不断发展，促使模具技术不断进步，对人才的知识、能力、素质的要求也在不断提高计算机技术在注射模中的应用领域。塑料产品从设计到成型生产是一个十分复杂的过程，它包括塑料制品设计、模具结构设计、模具加工制造和塑件生产等几个工要方面。它需要产品设计师．模具设计师、模具加工工艺师及熟练操作工人协同努力来完成，它是一个设计、修改、再设计的反复迭代、不断优化的过程。传统的手工设计已越来越难以满足市场激烈竞争的需要。计算机技术的运用，正在各方面取代传统的手工设计方式，并取得了显著的经济效益。计算机技术在注射模中的应用主要表现在以下几个方面：

1）塑料制品的设计：基于特征的三维造型软件为设计者提供了方便的设计平台，而且制品的质量、体积等各种物理参数为后续的模具设计和分析打下了良妤的基础。

2）结构分析：利用有限元分析软件可以对制品的强度、应力等进行分析，改善制品的结构设计。

3）模具结构设计：根据塑料制品的形状、精度、大小、工艺要求和生产批量，模具设计软件会提供相应的设计步骤、参数选择．计算公式以及标准模架等，最后给出全套模几结构设计图。

4）模具开合模运动仿真：运用CAD技术可对模具开模、合模以及制品被推出的全过程进行仿真，从而检查出模具结构设计的不合理处，并及时更正，以减

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少修模时间。

5）注射过程数值分析：采用CAE方法可以模拟塑料熔体在模腔中的流动与保压过程，其结果对改进模具浇注系统及调整注塑工艺参数有着重要的指导意义，同时还可检验模具的刚度和强度、制品的翘曲性、模壁的冷却过程等。

6）数控加工：利用数控编程软件可模拟刀具在三维曲面上的实时加工过程并显示有关曲面的形状数据，同时还可自动生成数控线切割指令、曲面的三轴，五轴数控铣削刀具轨迹等。

目前，国际上占主流地位的注射模CAD软件有Pro/E、UG、SolidWorks等；结构分析软件有MSC、Analysis等；注射过程数值分析软件有Moldflow等；数控加工软件有MasterCAM、Cimatron等。

此次我的课题是基于SolidWorks的移动硬盘外壳注塑模设计，而SolidWorks是世界上第一款完全基于Windows的3D CAD软件，自1995年问世以来，以其优异的三维设计功能，在与同类软件的激烈竞争中已经确立了它的市场地位，已经成为三维机械设计软件的标准。SolidWorks界面友好，可以充分发挥用三维工具进行产品设计的功能，它提供从现有的二维数据建立三维模型的强大转换工具。并以智能化的操作方式使设计人员在轻松的环境下设计产品。

IMOLD for SolidWorks是SolidWorks环境下最强大的模具设计插件，模具设计者可快速进行产品设计，并可随时预览。利用其自动工具或交互工具，如自动分型面生成工具、型芯、型腔/分割工具及镶块设计等，IMOLD提供的功能与别的模具设计系统相比不可同日而语。IMOLD进一步增强了SolidWorks分模的功能，并提供强大的模架库，利用IMOLD可大大减少塑料模具所需的设计、选择和细化模架部件和组件的时间。

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