1、塑料把手注塑模具设计摘 要首先分析塑件工艺结构，了解塑件的技术要求，测量塑件尺寸，绘制塑件图，选用PVC材料，设计出一套塑料模具。同时，详细叙述了设计过程如何分析塑件制品的结构、性能，确定成型方案。成型部分，导向机构、浇注系统、顶出机构、排气、冷却系统等的设计，接着分析了如何选择模具材料、模具标准件。本套模具设计应用了机械制图、CAD、公差配合、模具设计、机械制造技术模具工艺学、ProE等专业课程的知识，讲述了塑料模具结构设计的步骤，详细介绍了一套塑料模具设计的全部过程。关键词：注射模具；手柄AbstractThis instruction booklet main narration Cha
2、rger shell models the graduation project which carries on the mold to design.First analyzes models the craft structure, understood models the specification, the survey models a size, the plan models a chart, select the PVC material, designs a plastic mold. At the same time, how in detail narrated th
3、e design process to analyze models a product the structure, the performance, determined took shape the plan, took shape the partial designs, the guidance organization, pours the system, goes against the organization, the exhaust, the cooling system and so on, how then analyzed has chosen the mold al
4、uminum, the mold standard This set molding tool design combined the machine graphics, CAD, the business trip match, molding tool design, machine manufacturing the technique molding tool craft learn, the ProE waits professional lesson, relating the plastics molding tool structure a design of step, de
5、tailed introduced a set of plastics molding tool to design of all processes.Key words: Injection mold; Charger shell 1 绪 论1.1 前言1.1.1模具工业在国民经济中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。模具工业 是国民经济的基础工业，是国际是公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品产品制造水平高低的重要标志，它
6、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。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到众的关注。早在1989年3月中国政府颁的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为枢机工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是敲打技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中60%90%的产品零件，组件和部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场点破整个模具市场一半左右。汽车工
7、业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点的发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80%的模具需要更换。中国摩托车首先是位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种盾量80多个车型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种，共计15000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需 1000副模具，总价值为10000多元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。上演
8、世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家，中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。1.1.2各种模具的分类和占有量模具主要类型有：冲模，锻模，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。除部分冲模以外的，上述各种模具都属于型腔模，因为他们一般都量今年三维的模具型腔是材料成型。（1）冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的50%以
9、上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，缩口模，压印模，胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。（2）锻模：锻模是金属在热太或冷态下进行体积成型时所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力檴锻模，热模锻压力锻模，来锻机用锻模，水压机用锻模，调整锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。（3）塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约点模具总数的35%，而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑
10、模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。（4）压铸模：压铸模是压力铸工艺装备，压力铸是使液态金属在高温和调整下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的6%。（5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成形工艺分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造，塑料，橡胶加工，金属核工业部，铸造（凝固理论），塑性加工，玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。1.1.3我国模具工业的现状自20世纪80年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发
11、展提供了巨大的动力。20世纪90年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在1990年仅30亿元人民币，1994年增长到130亿元人民币，1999年已达到245亿元人民币，2000年增至260270亿元人民币。今后预计每年仍会以10%15%的速度快速增长。目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发
12、展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的夜。例如，科龙，美的，康佳和威力得知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。其中，冲压模具约占50%（中国台湾：40%），塑料模具约占33%（中国台湾：48%），压铸模具约占6%（中国台湾：5%），其他各类模具约占11%（中国台湾：7%）。中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期（19611981），成长期（19811991），成熟期（199120
13、01）三个阶段。萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。由于纺织，电子，电气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等）逐年增加。在些阶段的模具包括：一般民生用品模具，铸用模具，锻造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。1981年1991年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期，有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显，自1982年起，台湾专区就将模具产业纳入“策略性工业选用范围”，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外销策略，愈发展整体经济。随着民生工业，机械五金业，汽机车车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，遨游形成台湾模具
14、工业两大主流。从1985年起，模具产业已在推行计算机辅助言传身教和制造等CAD/CAM技术，所以台湾模具业接触CAD/CAM/CAE/CAT技术的时间相当早。成熟期，在国际化，自由化和国际分工的漫游下，1994年，1998年由台湾地区政府委托金属中心执行“工业用模具技术研究与发展五年市场调节”与“工业用模具技术应用与发展市场市场调节”，以协助业界突破发展瓶颈，并支持产业升级，朝向开发向附加值与进口依赖高的模具。1887年11月间台湾凭借模具产业的实力，获得世界模具协会（ISTMA）认同获准入会。正式成为世界模具协会会员。整体而言，台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业
15、，提升到计算机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型塑料射出及精密锻造等模具。1.1.4世界五大塑料生产国的产能状况美国塑料（原料）的产量多年来一直雄居各国之首，早在80年代前期，美国塑料产量就是已达2000万吨之多，1986年增至2310吨，占全球总产量的28.5%，此后美国塑料产量继续呈规稳定增长之势，1988年、1990年、1992年、1994年、1996年和1998年分别增加到2710吨、2810万吨、3010万吨、4000万吨和4360万吨，占世界总产量的比例从1996年起提高到30%以上。2001年美国塑料首先是为4170吨，其中以聚乙烯为最多，达1500
16、0多万吨。其次分别是氯乙烯650万吨、聚丙烯720万吨、聚笨乙烯对酞酸脂320万吨，聚笨乙烯280万吨。国内塑料消费量（产量+进口量-出口量），美国也是全球最多的。美国的全部塑料消费量2001年为4280万吨。美国人均塑料消费量也是很高的，2000年为159公斤，2001年略减为155公斤，居全球第3位。美国现有各种大小 塑料企事业单位1万多家，其中职工人数少于50人的占总数的53%，50100人的占21%，100500人的占23%，超过500人的占近4%，职工总数近90万人。在美国塑料制品加工业报就职人数达110万，2001年出货金额为2150亿美元，人均出货金额为195美元。德国是世界最大
17、的塑料（原料）生产国之一，上世纪90年代初的1991年、1992年和1993年，德国塑料首先是都为990多万吨，1994年增达超过1000万吨的1110万吨。1998年达近1300万吨，19999年为近14000万吨，2000年增至1550万吨，超过日本成为世界第2大塑料生产国，2001年上升为1580万吨，2002年已过1600万吨。2001年德国生产的种种塑料原料中，聚乙烯为285万吨（低密度聚乙烯160万吨，高密度聚乙烯125万吨），氯乙烯175万吨，聚丙烯160万吨。德国2001年的国内塑料消费量为1280万吨，其中聚乙烯265万吨，聚丙烯155万吨。氯乙烯152万吨。擂人均塑料消费量
18、2001年为160公斤，在世界上仅少于比利时的172公斤，高于美国的155公斤，排世界第2位。德国塑料制品加工业的职工总计有近30万人，2001年的出货金额为360亿美元，人均126美元。德国塑料制品加工企业中职工50人的点44%，50100人的点28%，100500人的点25%，500人以上的点4%。中国塑料工业多年持续调整增长，1991年首先是仅为250号，1995年增为350万吨，1998年超过700万吨，到2002年已增达约1400万吨，超过日本而成为世界第3磊塑料原料生产国。中国今年颜料制品市场将持续走强，在包装、工程、建材、农用和日用塑料制品等各个领域都将有较大幅度的增长，需求量銺
19、超过2500万吨。其中包装塑料制品今年需求量将超过2500万吨，其中包装塑料制品今年需求量将超过850万吨，工程塑料制品需求量将达400万吨左右，建材塑料制品需求量将达300万吨以上，农用塑料制品需求量将在500万吨左右，日用塑料制品需求量约80万吨左右。日本在很长的时期内都是仅次于美国的世界第2大塑料生产国。一直到1997年，日本塑料首先是曾经连续多年增长，年产量在70年代中期就已达500多万吨，1987年突破1000万吨，1991年达约1300万吨，1992年和1993年因受日本经济下滑的影响，产量略有减少，分别降至1258和1225万吨。从1994年起产量再度增长，1994年、1995年
20、和1996年分别回升到1300万吨、1400万吨和1470万吨，1997年的产量又比上年增长3.7%，达到1521万吨，首次超过500万吨。但这种增势在1998年受到遏制，首先是大幅度减少。1998年，日本塑料首先是为1390万吨，比步行减少了8.7%。1999年和2000年日本塑料首先是分别回升到1432万吨和1445万吨，但远未恢复到1997年的水平。2001年和2002年日本塑料产量再度下降到1400万吨以下 的1364万吨和1361万吨。2002年日本塑料（原料）首先是减为1361万吨。而中国增为1366万吨，日本又退居第4位。韩国首先是增长十分迅速，1986年超过200万吨，1990
21、年增达300万吨，1992年突破500万吨，1994年、1996年和1997年分别上升到600多万吨、700多万吨和8000多万吨，1998年产量增至850万吨，1999年突破900万吨，2001年达1200万吨，跻身于世界5大塑料生产国之列。韩国塑料原料产品中以聚乙烯居首，2001年首先是为340万吨（低密度聚乙烯160万吨，高密度聚乙烯180万吨），聚丙烯以238万吨排在第2位，其次分别是聚酯161万吨、氯乙烯124万吨、ABS-AS树脂86万吨、聚笨乙烯77万吨。韩国塑料制品加工业的职工总数2001年为3.1万人，出货金额为85亿美元，人均276美元。塑料产量位居世界前10名的国家和地区
22、还有法国660万吨，比利时600万吨，中国台湾598万吨，加拿大432万吨和意大利385万吨（均为2001年产量）。1.1.5我国模具技术的现状及发展趋势20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过可信度工业 的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以15%的增长秘藏。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术坤的投稿力度，将技术坤区重要动力。此外，许多科研机构和院校也开展了模具技术的与开发。模具行业的发展是使我国成为世界制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，
23、成为模具制造强国。中国塑料模工业从走上到现在，历经了半个多世纪，历了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48（约122CM）大屏幕彩电注射模具，6.5KG大容量洗衣机全套塑料模具以汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，能生产照相机塑料件模具，多开腔小模数齿轮模具及塑封模具，经过多年的努力，在模具CAM/CAE/CAM技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具核工业部等方面取得了显著坤；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面创造出了贡献。尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了市场的需要，
24、每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达甲寅的模具工业相比，在模具技术上还有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下 几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。（1）注重开发大型，精密，复杂模具：随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成形零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。（2）加强模具标准件的应用：使用模具件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。（3）推广CAD/CAD/CAE技术：模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CA
25、E技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期：随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于成形的制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。2 零件材料分析及方案论证2.1零件的材料及材料的特性工件基本参数如表2-1所示：表 2-1 工件的基本参数质量m=18.2 g密度=1.4g/cm3 体积13 cm3材料聚氯乙烯工件的基本尺寸如图2-1所示：图2-1 工件的基本尺寸2.2 工件材料的工艺性分析2.2.1基本特性 聚氯乙烯是世界上产量最大的塑料品种之一。其体格便宜，应用广泛
26、。聚氯乙烯树脂为白色或浅黄色粉末。根据不同的用途可以加入不同的添加剂，聚氯乙烯塑件可呈规不同的物理性能和力学性能。在聚氯乙烯树脂中加入适量的增塑剂，可制成多种硬质、软质和透明制品。纯聚氯乙烯的密度为1.4 g/cm3 。硬聚氯乙烯有较好的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击性能，可单独用作结构材料。软聚氯乙烯的柔软性、断裂伸长率、耐寒性会增加，但脆性、硬度、拉伸强度会降低。聚氯乙烯有较好的电气绝缘性能，可以用作低频绝缘材料。其化学稳定性也较好。由于聚氯乙烯的热稳定性较差，长时间加热会导致分解，放出氯化氢气体，使聚氯乙烯变色，所以其应用范围较窄，使用温度一般在-1555之间。2.2.2主要用途 由于聚氯乙烯
27、的化学稳定性高，所以可用于制作防腐管道、管件、输油管、离心泵和鼓风机等。聚氯乙烯的硬板广泛用于化学工业上制作各种贮槽的衬里，建筑物的瓦楞板、门窗结构、墙壁装饰物等。由于其电气绝缘性能优良，可在工业 中用于制造插座、插头、开关和电缆。在日常生活中，聚氯乙烯用于制造凉鞋、雨衣、玩具和人造革等。2.2.3成型特点聚氯乙烯在成型温度下容易分解放出氯化氢。因此，在成型时，必须加入稳定剂和润滑剂，并严格控制温度及熔料的滞留时间。不能用一般的柱塞式注射成型机成型聚氯乙烯塑料，因为聚氯乙烯耐热性和导热性不好，而用柱塞注射机需将料舳 内的物料温度加热到166 193，这会引起聚氯乙烯分解。所以，应采用带预塑化装
28、置的螺杆式注射机注射成型，模具浇注系统也应粗短，进料口截面宜大，模具应有冷却装置。2.3 塑件的尺寸和公差分析塑件的尺寸大小，受以下因素的影响：1.塑件的使用要求；2.塑料的流动性；3.注射机的注射量,锁模力和模板的尺寸的限制。塑件公差的影响因素：1.模具的制造精度和塑料收缩率波动；2.模具的磨损程度；3.成型工艺条件的变化,塑件成型后的时效变化,塑件的飞边等。说明: (1)在引起塑件的尺寸的误差中,模具制造公差和成型收缩波动引起的误差各占三分之一；(2)对于塑料制作图样上未注明的公差尺寸的允许偏差时,一般采用MT5级精度等级。3 模具结构方案的确定3.1 分型面的确定分型面是动、定模具的分界
29、面，即打开模具取出塑件或取出浇注系统凝料的面。分型面的位置影响着成型零部件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关。3.1.1分型面的分类实际的模具结构基本上有三种情况：（1）型腔完全在动模一侧；（2）型腔完全在定模一侧；（3）型腔各有一部分在动定、模中。3.1.2分型面的分类及选择原则分型面的选择不仅关系到塑件的正常成型和脱模，而且设计末句结构和制造成本。一般来说，分型面的总体选择原则有以下几条：（1）脱出塑件方便；（2）模具结构简单；（3）型腔排气顺利；（4）确保塑件质量；（5）无损塑件外观；（6）合理利用设备。3.1.3分型面的确定鉴于以上的要求，在该模具中分型面设在方形握柄对
30、称面所在的平面，此面为塑件截面尺寸最大的部位，是该塑件分型面的一个好的选择。如图3-1所示：图3-1 分型面的位置3.2 型腔的分布与多型腔模具相比较，单型腔模具具有塑料制作的形状和尺寸一致改好、成型的工艺条件容易控制、模具结构简单紧凑、模具制造成本低、制造周期短等特点。模具型腔在模板上的排列方式通常有圆形排列、H形排列、直线排列、对称排列及复合排列等。综合考虑，该制件比较大，外型比较复杂，宜采用三向侧抽芯机构，因此模具型腔选择一模一腔，型腔设置在模板上的位于中心位置。3.3 模具结构形式的确定3.3.1注射模具基本组成注射模具一般包括： （1） 浇注系统；（2） 成型零件。包括凹模(型腔)、
31、凸模和型芯等；（3） 脱模系统。 包括推出和抽芯机构等；（4） 导向系统；（5） 冷却系统；（6） 固定和安装部分等。3.3.2方案的论证和初步确定根据塑料成型工艺与模具设计，注射模具有以下6种典型结构：（1）单分型面注射模 也称二板式注射模，它是注射模中最简单的一种结构形式。这种模具只有一个分型面，单分型面注射模具根据需要，既可设计成单型腔注射模，也可以设计成多型腔注射模，应用十分广泛。多用于生产外形较为简单的塑件。（2）双分型面注射模 双分型面注射模具有两个分型面，第一分型面，分型后浇注系统凝料由此脱出；第二分型面，分型后塑件由此脱出。与单分型面注射模具比较，双分型面注射模具在定模部分增加
32、了一块可以局部移动的中间板，所以也叫三板式（动模板、中间板、定模板）注射模具。双分型面注射模常用于点浇口进料的单型腔或多型腔的注射模具，开模时，中间板在定模的导柱上与定模板作定距离分离，以便在这两模板之间取出浇注系统凝料。（3）斜导柱侧向分型与抽芯注射模 当塑件侧壁有通孔、凹穴或凸台时，其成型零件必须制成可侧向移动的，否则塑件无法脱模。带动型芯滑块侧身移动的整个机构称侧向分型与抽芯机构。（4）斜滑块侧向分型与抽芯注射模 斜滑块侧向分型与抽芯注射模一样也是用来成型带有侧向凹凸塑件的模具，所不同的是，其侧向分型与抽芯动作是由可斜向移动的斜滑块来完成的，常常用于侧向分型与抽芯距离较短的场合。（5）带有活动镶件的注射模 有些塑件上跃然有侧向的通孔及凹凸形状，但还有更特殊的要求，如模具上需要设置螺纹型芯或螺纹型环等。这样的模具，有时很难用侧向返岗芯机构来满足侧向抽芯的要求。为了简化模具结构，将不采用斜导柱、斜滑块等机构，而是在型腔的局部设置活动
