模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑料工业的迅速发展，以及塑料制品在航空、航天、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求也越来越高，传统的模具设计方法已无法适应当今的要求. 与传统的模具设计相比，计算机辅助工程（CAE）技术无论是在提高生产率、保证产品质量方面，还是在降低成本、减轻劳动强度方面，都具有极大的优越性。美国MOLDFLOW上市公司是专业从事注塑成型CAE软件和咨询公司，自1976年发行了世界上第一套流动分析软件以来，一直主导塑料成型CAE软件市场。MOLDFLOW一直致力于帮助注塑厂商提高其产品设计和生产质量，MOLDFLOW的技术和服务提高了注塑产品的质量，缩短了开发周期，也降低了生产成本，MOLDFLOW已成为世界注塑CAE的技术领袖。利用CAE技术，可以在模具加工前，在计算机上对整个注塑成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压和冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题并及时进行修改，而不是等到试模后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方 法的一次突破，而且在减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等方面，都有着重大的技术、经济意义。塑料模具的设计不但要采用CAD技术，而且还要采用CAE技术，这是发展的必然趋势。 21世纪，塑料工业以以前所未有的速度高速发展。塑料，在各个领域、各个行业乃至国民经济中已拥有举足轻重的不可替代的地位。模具是工业生产的重要工艺装备。由于用模具加工成形零部件，具有生产高效、质量好、节约原材料和能源、成本低等一系列优点，已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。模具制造是一个生产周期要求紧迫，技术手段要求较高的复杂生产过程。总之，模具具有结构复杂、型面复杂、精度要求高、使用的材料硬度高、制造周期短等特点。应用数控加工进行模具的制造可以大幅提高加工精度，减少人工操作，提高加工效率，缩短模具制造周期。同时，模具的数控加工具有一定典型性，并比普通产品的数控加工有更高的要求。在模具的加工中，各种数控加工均有用到，应用最多的是数控铣及加工中心，数控线切割加工与数控电火花加工在模具数控加工中的应用也非常普遍，线切割主要应用在各种直壁的模具加工，如冲压加工中的凹凸模，注塑模中的镶块、滑块，电火花加 工用的电极等。对于硬度很高的模具零件，采用机加工办法无法加工，大多采用电火花加工，另外对于模具型腔的尖角、深腔部位、窄槽等也使用电火花加工。而数控车床主要用于加工模具杆类标准件，以及回转体的模具型腔或型芯，如瓶体、盆类的注塑模具，轴类、盘类零件的锻模。在模具加工中，数控钻床的应用也可以起到提高加工精度和缩短加工周期的作用。模具应用广泛，现代制造业中的产品构件成形加工，几乎都需要使用模具来完成。因此，凡制造业发达的国家，模具市场均极为广阔；凡模具发达国家，制造业也必定很发达和繁荣，也必定拥有国内、国外两个市场。所以，模具产业是国家高新技术产业的重要组成部分，是重要的、宝贵的技术资源。优化模具系统结构设计和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趋于智能化，提高型件成形加工工艺和模具标准化水平，提高模具制造精度与质量，降低型件表面研磨、抛光作业量和制造周期；研究、应用针对各种类模具型件所采用的高性能、易切削的专用材料，以提高模具使用性能；为适应市场多样化和新产品试制，应用快速原型制造技术和快速制模技术，以快速制造成型冲模、塑料注射模或压铸模等，应当是未来5~20年的模具生产技术的发展趋势。 一 塑件的工艺分析 1.1 塑件的成形工艺性分析塑件名称：产品材料：ABS(抗冲) 塑件质量： 1.3g 塑件要求：MT8级 零件图塑件材料特性 ABS是在聚苯乙烯分子中 导入了丙烯腈 、丁二烯等异种单体后成为的改性共聚物，也可称为改性聚苯乙烯，具有比聚苯乙烯更好的使用和工艺性能。ABS是一种常用的具有良好的综合力学性能的工程材料。ABS塑料为无定形料，一般不透明。ABS无毒、无味，成形塑件的表面具有较好的光泽。ABS具有良好的机械强度，特别是抗冲击强度。ABS还具有一定的耐磨性、耐旱性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电性能。ABS的缺点是耐热性不高，并且耐气候性较差，在紫外线作用下易变硬发脆。 塑件材料成形性能 ABS易吸水，使成形塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。为此，成型加工前应进行干燥处理在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小；要求塑件精度较高时，模具温度可控制在50—60oc ，要求塑件光泽和耐热，应控制在60-80ocABS 比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成形周期短，ABS的表观黏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口形式。 1.2 塑件的成形工艺参数确定查有关手册得到ABS（抗冲）塑件的成形工艺参数：密度 1.01—1.04g/cm3 收缩率 0.3%—0.8% 预热温度 80oc—85oc，预热时间2—3h 料筒温度 后段150oc—170oc 中段165oc—180oc 前段180oc—200oc 喷嘴温度 170oc—180oc 模具温度 50oc—80oc 注射压力 60—100MPa 成型时间 注射时间20—90s 保压时间0—5s 冷却时间20—150s 二 注射模的结构设计注射模的结构设计主要包括：分型面的选择、模具行腔数目的确定及型腔的排列、浇注系统设计、型心、型腔结构的设计、推件 方式、侧抽心机构设计、模具零件设计等内容。模具的基本结构 塑件采用注射成型法生产。为保证塑件表面质量，使用点浇口成型，因此模具应为双分型面注射模（三开式）。 我们采用标准模架：100×L/A2 型腔布置型腔分为单型腔和多型腔，多型腔又有平衡式排布、非平衡式排布两种。在这里我们选择但型腔，因塑件体积质量较小，形状相对比较复杂，生产批量不大的特点，综合考虑，所以采用一模一腔注射模具。考虑到塑件的两侧均有内凹圆孔，须侧向抽心，采用一模一腔，这样模具尺寸较小，制造加工方便，节省材料。确定分型面影响选取分型面的因素很多，比如分型面应选在塑件的最大轮廓处；分型面的选取应有利于塑件的留模方式，便于塑件的顺利脱出 塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求，本实例中塑件的分型面有两种选择。方案1 如图所示 此方案的分型面在工件的对称中心处，因塑件表面质量要求较高，影响其表面质量，侧抽心行程相对大，不容易达到侧抽心的目的。此方案不可行。 方案2 如图所示 此分型面在底部，对塑件的外观影响不 大，侧抽心行程不大，比较容易达到侧抽目 的，此方案可行。关于塑件的分型面我们还有多种方案，由于那些方案不是很理想，为了节省时间，我们不作介绍了。 (4) 浇注系统的设计原则：浇口位置应尽量选择在分型面上，以便于模具加工及使用时浇口的清理；浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使其流程为最短；浇口的位置应保证塑料流入型腔时，对着型腔中宽敞、壁厚位置，以便于塑料的流入避免塑料在流入型腔时直冲型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能尽快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件变形尽量避免使制件产生熔接痕,或使其熔接痕产生在之间不重要的位置浇口位置及其塑料流入方向,应使塑料在流入型腔时,能沿着型腔平行方向均匀的流入,并有利于型腔内气体的排出1.主流道设计。根据手册查得XS-ZS-22型注射机喷嘴的有关尺寸。喷嘴球半径：R0=12mm 喷嘴口直径：d0=∮2mm 根据模具主流道与喷嘴的关系：R=R0+(1～2)mm,d=d0+1.5mm 取主流道球面半径：R=14mm 取主流道小端直径：d=3.5mm 为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其锥度为10～30。经换算得主流道大端直径D=6mm。 （2）浇口套设计见下图： 主流道浇口套的设计，主流浇口套取T8A，热处理淬火硬取55HRC。浇口套及其固定形式如图所示 浇口套预定模固定板的连接形式为螺钉连接。配合为h7/m6。 (5) 推件方式的选择 根据塑件的形状特点， 模具型腔在定模部分，型心在动模部分。其推出机构可采用推杆推出机构、推件板推出机构。由于分型面有台阶，为了便于加工，降低模具成本，我们采用推杆推出机构，推杆推出机构结构简单，推出平稳可靠，虽然推出时会在塑件上留下顶出痕迹，但塑件底部装配后使用时 不影响外观，设立三个推杆平衡布置，既达到了推出塑件的目的，又降低了加工成本。注：推杆推出塑件，推杆的前端应比型腔或型心平面高出0.1-0.2mm （6） 侧抽心机构的设计 改塑件上有内凹结构，并且两边对称，它垂直于脱模方向，阻碍成型后塑件从模具中脱出。因此，我们在这里给它设计侧向抽心，把塑件两端的内凹结构做成活动的滑块形式的侧型心，即侧抽心。我们选用滑块导滑的斜滑块分型抽心机构。（7） 模具排气槽的设计当塑料熔体充填型腔时，必须顺序地排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热而产生的气体。如果气体不能被顺利排出，塑料会由于填充不足而出现气泡、接缝或表面轮廓不清等缺陷，甚至气体受压而产生高温，使塑料焦化。特别是对大型塑件、容器类和精密塑件，排气槽将对它们的品质带来很大的影响，对于在高速成行中排气槽的作用更为重要。我们的塑件并不是很大，而且不属于深型腔类零件，因此本方案设计在分型面之间、推杆预模板之间及活动型芯与模板之间的配合间隙进行排气，间隙值取0.04㎜。 (8) 冷却系统的确定 冷却水回路布置的基本原则： a) 冷却水道应尽量多，b) 截面尺寸应尽量大； c) 冷却水道离模具型腔表面的距离应适当； d) 适当布置水道的出入口； e) 冷却水道应畅通无阻； f) 冷却水道的布置应避开塑件易产生熔接痕的部位； 由以上原则我们可以确定冷却水道的布置情况，以及冷却水道的截面积。三 工艺计算 1、注射压力的确定由塑料的要求可知：此塑料的材料为ABS，ABS的表观黏度和剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大都采用点浇口形式。由《塑料模具设计与制造》表1-3可查得：ABS塑料的注射压力为70—90MPa 2、锁模力的确定由于熔体塑料是在高温上充满型腔，一定会对注射机的轴向产生很大的后推力，因此需要对模具加有一定的锁模力，否则就会产生溢料、飞边、塑件形状发生改变等缺陷，造成不应有的损失。型腔内的塑料容体的压力可由：P=KPO计算，K为压力损耗系数，一般可取：0.2—0.4。 所以：P=（0.2—0.4）×（70—90）=14—36Mpa 取P为35Mpa，A为分形面上的投影面积。则FO 远远大于Pa=35×118.256=4138.96N 3、注射量的确定 经测量计算塑件的体积为1.29cm3 模具设计时，必须使得塑件在一个注射成型周期所需塑料容体的容量或质量在注射机额定容量的80%以内，并且由表可查得ABS塑料的密度为1.01—1.04g/cm3所以估算质量为m=ρv=1.01×1.29=1.3g 保证塑件良好质量前提的条件下，主流道L应尽量短，否则将多 流道凝料，并且压力损失会显著提高，通常主流道凝料长度由模板厚度确定，一般应L≤60mm，可取L=50mm。估算凝料的容积: V凝=1/3∏（sin1/2 L2）L=0.33×3.14×0.0087×50=1.13cm3 M凝=1130*1.01=1.1g 所以： V=1.29+1.13cm3=2.42cm3=2420mm3 m=2420/0.8=3025mm3 mg=m/0.8=3.9g 所以可初步确定注塑机额定注射量为3025mm3 额定注射量质量为3.9g 四、选择注射设备 注射机规格的确定主要是根据塑件制品的大小及生产批量以及现有的设备特点来确定。 1、 根据注射机额定注射量为3.9g，可由《塑料模具设计与制造》中表2-8选择确定注射机型号为：XS-ZS-22 2、校核注射压力注射机的注射压力为75、115Mpa,我们所选的塑料的注射压力在70-90Mpa之间， 70-90 Mpa <75-115 Mpa得结论：可行。 3、校核注射机的锁模力 由以上计算可知：注射机的锁模力为：250000N＞4138.96N符合要求，因此可选用XS-ZS-22 五、模具设计计算 1、模具成型零件的尺寸计算及确定成型零件：直接与塑料接触，并决定塑件形状和尺寸精度的零件，也即构成型腔的零件。型芯、凹模，它们是模具的主要零件。 模腔尺寸的计算： (1)、型腔的径向尺寸确定：按平均值计算，塑件的平均收缩率S为0.6% 7级精度 模具最大磨损量取塑件公差的1/6；模具的制造公差￡z=△/3取x=0.75。 LM1 5.98O+0.48 →6.26O-0.48 （LM1）o+￡z=〔（1+s）Ls1-X△〕o+￡z =〔（1+0.006）×0.26-0.75×0.48〕0+0.18 =5.930+0.16 ②LM2 48O+0.48 →5.28O-0.48 （LM2）o+￡z=〔(1+S) ×5.28-0.75×0.48〕o+￡z =4.950+0.16 ③LM3 5.15O+0.48 →5.63O-0.48 （LM3）o+￡z=〔(1+S) ×5.63-0.75×0.48〕o+￡z =5.300+0.16 ④LM4 1O+0.48 →1.38O-0.38 （LM4）o+￡z=〔(1+S) ×1.38-0.75×0.38〕o+￡z =1.100+0.12 ⑤LM5 18.89O+0.88→19.77O-0.88 （LM5）o+￡z=〔(1+S) ×19.77-0.75×0.88〕o+￡z =19.230+0.29 ⑥LM6 0.96O+0.38→1.34O-0.38 （LM6）o+￡z=〔(1+S) ×1.34-0.75×0.38〕o+￡z =1.060+0.12 ⑦LM7 ∮2O+0.38 →∮2.38O-0.38 （LM7）o+￡z=〔(1+S) ×2.38-0.75×0.38〕o+￡z =2.100+0.12 ⑧LM8 ∮6.1O+0.58 →∮6.68O-0.38 （LM7）o+￡z=〔(1+S) ×6.68-0.75×0.38〕o+￡z =6.290+0.19 ⑨LM9 ∮0.77→1.05 （LM9） =〔(1+S)*1.05-0.75*0.38〕 =0.86 o+0.13 ⑩LM10 10.5 →11.18 （LM10） =〔(1+S)*11.18-0.75*0.68〕 =10.74 （2）、型芯高度尺寸 ① H 4.7 →5.18 HM1 =〔(1+S)*5.18-0.75*0.48］ =［（1+0.006）*4.7+0.5*0.48］ =4.97 ② H 8.9 →9.48 HM2 =〔(1+S)*9.48-0.75*0.58〕 =［（1+0.006）*8.9+0.5*0.58］ = 9.25 （3）、型芯的径向尺寸： ① LM1=5.98 →5.98 LM1 =［（1+s）*Ls+x△］ =［（1+0.006）*5.98+0.75*0.48］ = 6.37 ② LM2=2.12 →2.12 LM2 =［（1+s）*Ls+X△］ =［（1+0.006）*2.12+0.75*0.38］ =2.42 (4)、型腔的深度尺寸 ① H m1 0.77 →1.15 Hm1 =〔(1+s)Hs1-x 〕 =〔(1+0.006)*1.15-0.5*0.38〕 =0.97 Hm2 10.5 →11.18 Hm1 =〔(1+s)Hs2-x 〕 =〔(1+0.006)*11.18-0.5*0.68〕 =10.9 （5）斜导柱侧抽芯机构的设计与计算 ①： 抽芯距（S） S=S1+（2→3）㎜ = +（2→3）㎜ = +（2→3）㎜ =2.93+2.5㎜ =5.43㎜ ②： 抽芯力 （Fc） Fc=chp( cos -sin ) =［2*3.14*(3.1+1)∕2*10 ］*3.5*10 *1*10 *(0.15*cos30 -sin30 ) =60.38N ③: 斜导柱倾斜角（ ）斜导柱倾角是侧抽心机构的主要技术数据之一，它与塑件成型后能否顺利取出以及推出力、推出距离有直接关系。本模具为安全起见，选择 =22 30 锥台斜角 （ ） =25 与抽芯距对应的开模距 H=s*cot =5.43*cot 22.5 =2.414㎜脱模力（Ft） Ft=Fc=63.08N 弯曲力（Fw）Fw=Ft∕cos =63.08∕cos22.5 =68.57N 开模力 (Fk) Fk=Ft*tan =63.08*tan22.5 =26.13N ④: 斜导柱工作长度计算 (L) L=S*(cos ∕sin ) =5.43*cos22.5 ∕sin22.5 =29.5㎜ 六 模具有关参数校核（1）模具闭合高度的确定和校核 1.模具闭合高度的确定。根据标准模架各模板尺寸及模具设计 的其他尺寸：定模座板H定=16mm 2.定模板H=18mm 动模板H.=23mm 支撑板H支=15mm 垫块?H垫=40mm 动模座板H动=16mm 模具闭合高度： H闭=H定 + H + H.+ H支 + H垫 + H动 =16+18+23+15+40+16 =128mm 模具安装部分的校核 该模具的外形尺寸为160mm×100mm，XS-ZS-22型注射机模板最大安装尺寸为250×350，故能满足模具安装要求。 由于XS-ZS-22型注射机所允许模具的最小厚度为60mm,最大厚度为180mm,故满足模具安装要求。模具开模行程校核 由于塑件小，抽心距小，故满足要求。（本注射机最大开合模行程为160mm）七 模具材料的选择及热处理的确定塑料注射模具结构比较复杂，组成一套模具具有各种各样的零件，各个零件在模具中所处的位置、作用不同，对材料的性能要求就有所不同。所以选择优质、合理的材料，是生产高质量模具的保证。塑料模具用材料的要求有：要有良好的机械加工性能；具有足够的表面硬度和耐磨性；具有足够的强度和韧性；具有良好的抛光性；具有 良好的热处理性；具有良好的热处理性；具有良好的耐腐蚀性和表面加工性等特点。在这里我们查手册得下表： 模具零件 使用要求 模具材料 热处理 说明 成形零布件 强度高、耐磨性好热处理变形小、有时还要求耐腐蚀 5GrMnMo、5GrNiMo、 3GrW8V 淬火、中温回火 ≥46HRC 用于成型温度高、成型压力大的模具 T8、T8A T10 T10A T12 淬火 低温回火 ≥55HRC 用于制品形状简单,尺寸不大的模具 38GrMoAlA 调制 氮化 ≥55HRC 用于耐磨性要求高并能防止热咬合的活动成型零件 45、50、55、40Gr、42GrMo 调制、表面淬火 ≥55HRC 用于制品批量生产的热塑性塑料成型模具 10、15、20、12GrNi2 渗碳、淬火 ≥55HRC 容易切削加工或采用塑性加工方法制作小型模具 铍铜 导热性优良、耐磨性好、可铸造成形 锌基合金、铝合金 用于制品试制或中小批量生产中的成形零件 球墨铸铁 正火或退火 正火≥200HBS 用于大型模具 主流道衬套 耐磨性好、有时要求耐腐蚀 40、50、55 表面淬火 ≥55HRC 推杆、拉料杆等 一定的强度和耐磨性 T8A T8 T10 淬火、低温回火 ≥55HRC 导柱、导套 表面耐磨、有韧性、抗弯曲不易折断 20、20Mn2B 渗碳、淬火 ≥55HRC T8A\T10A 表面淬火 ≥55HRC 45 调制、表面淬火、低温回火 ≥55HRC 黄铜H62\青铜合金 用于导套 成形零部件 强度高、耐磨性好、热处理变形小 9Mn2V 淬火低温回火 ≥55HRC 用于制品生产批量大，强度、耐磨性要求高的模具 Gr12MoV 淬火中温回火 ≥55HRC 同上，但热处理变形小、抛光性好 各种模板、推板、固定板、模座等 一定的强度和刚度 45、50、40Gr 调制 ≥200 HBS 结构钢Q235 球墨铸铁 用于大型模具 HT200 仅用于模座 八 注射模主要零件的加工要求及工艺编制 8.1注射模主要零件的加工要求 8.1.1毛坯锻造技术要求 为了节省原材料和加工工时，提高生产效率，模具毛坯采用自由锻造的方式，同时，通过锻造使材料组织细密，碳化物分布和流线分布合理，从而改善热处理性能，提高模具使用寿命。另外，为了保证锻造的硬度，消除锻造应力，软化锻件，以便于以后的机械加工，坯料还应该在锻件成型后，进行调制（淬火+高温回火）处理。 8.1.2平面加工平面加工就是对模具中的各个零件的端面和侧面的加工。加工过程分为粗加工、半精加工、精加工。由于此模具属于小型的模具，所以，粗加工可采用刨或铣削加工，左后可利用精铣或精磨进行精加工。 8.1.3型腔的加工型腔的加工方法根据加工条件和工艺方法可分为三种：通用机床加工型腔（车、铣、刨、磨、钻）。专用机床加工（仿形铣、CNC机床、加工中心等）。此塑料件对其表面质量要求较高，但零件的型腔不是很复杂，通用机床以及数控机床可以加工出其型腔。考虑以上情况，此模具型腔 可以数控铣为主要加工方法，采用Cimatron E进行编程后处理。 8.1.4 模具零件加工技术要求 零 件 名 称 加 工 零 件 条 件 要 求 动定模板 厚度 平行度 300：0.002以内 基准面 垂直度 300：0.02以内 导柱孔 孔径公差 H7 导柱孔 孔距公差 0.02mm 垂直度 100：0.02以内 导柱 压入部分直径 精磨 K6 滑动部分直径 精磨 F7 直线度 无弯曲变形 100：0.02以内 硬度 淬火、回火 55HRC以上 导套 外径 磨削加工 K6 内径 磨削加工 H7 内外径关系 同轴度 0.01mm 硬度 淬火、回火 55HRC以上 塑料注射模具制造过程的基本要求（1）要保证模具质量（2）要保证模具的使用寿命（3）要保证模具的制造周期（4）要保证模具成本低廉（5）要不断提高加工工艺水平（6）要保证良好的劳动条件 模具的制造工艺过程要保证操作工人有良好的劳动条件，防止粉尘、躁音、有害气体等污染源产生。 8.2 塑料注射模具工艺编制（1）模具图样设计了解所要生产的制件、了解所生产制品的批量、了解生产塑料制件所有设备。 下面各主要零件的加工，我们使用Cimation E来完成。型腔的加工工艺过程序号 工序名称 工序内容 0 备料 棒料 1 锻造 14*32*14 2 热处理 退火 3 铣 铣台阶及平面 4 铣 腔体 5 抛光 平面 说明： 此件在加工时，应先加工两侧的圆孔，然后再进行型腔腔体的加工，否则刚刚加工好的平面就会被夹具夹伤，在分型面处留下痕迹，对将来模具的寿命和塑件的质量有着一定的不良影响，所以我们应在热处理之后进行圆孔加工，然后重新装夹工件进行铣削。 型心的加工工艺过程 序号 工序 内容 0 煅 缎制成14*32*10 1 热处理 退火 2 铣 整个型心 3 热处理 淬火、回火 4 化学热处理 镀铬抛光 零件图 序号 工序名称 工序简要说明 1 下料锻造 10110120 2 调制 HRC26~29 3 刨 10010019/11 4 磨 10010018/10.5 5 精铣基准面 10010020 6 铣槽 1610010 7 铣槽 32.222013.57 8 钻、铣孔 5、 8、 12 2、定模座板零件图如下图： 零件名称 定模座板 编号 003 件数 1 零件图 序号 工序名称 工序简要说明 1 下料锻造 161×101×17 2 调制 HRC26~29 3 精铣基准面 160×100×16 4 配钻所有孔 20 14 8 12 工件 名称 数 量 材料 名称 定模座板 1 45 序号 工序名称 工艺简要说明 1 下料 2 铣 3 磨 4 精铣基准面 5 配钻所有孔 工件 名称 数 量 材料 名称 垫块 2 45 序号 工序名称 工艺简要说明 1 下料 2 铣 3 精铣基准面 4 配钻所有孔 工件 名称 数 量 材料 名称 动模座板 1 45 序号 工序名称 工艺简要说明 1 下料 2 铣 3 精铣基准面 4 配钻所有孔 工件 名称 数 量 材料 名称 支撑板 1 45 序号 工序名称 工艺简要说明 1 下料 2 淬火 3 铣 4 精铣基准面 5 铣型腔 半边留0.03mm抛光量，铣分流道 6 型腔抛光 型腔 7 配钻所有孔 九 模具的总装 9.1 模具的技术要求为了保证模具的制件质量就必须到达一定的制造技术要求，GT/T4170规定了塑料注射模具零件技术条件，HB2198规定了塑料、橡胶模具技术条件。标准规定了塑料模具的零件加工和装配的技术要求，以及模具的材料、验收、包装、运输、保管的基本规定。 模架装配精度要求 模具组装后的精度 浇口板上平面对地板下平面的平行度 300：0.05 导柱导套轴线对模板的垂直度 100：0.02 固定结合面间隙 不要有 分型面闭和时的贴和间隙 0.03mm 致谢本论文是在庞继伟老师、尚新娟老师、的悉心指导下完成的。庞老师对模具设计方面有着渊博的知识，在庞老师孜孜不倦的指导下使我们在整个设计过程中学到了许多在课本上无法学到的知识。庞老师对模具设计软件的了解更是我们学习的榜样。我们不仅学会对模具进行造型，还学会了CimatronE6和 Pro/e 对模具进行设计分模、数控加工等。而尚老师则在数控编程方面有着很深的研究教会了我们好多的知识。 老师严谨的治学态度，渊博的知识，敏锐的洞察力，和孜孜不倦的教导使我们受益匪浅。有了这几位老师的细心帮助，我少出很多的错误，少走很多的弯路。并且在这段期间我和老师们多了很多的接触，使我们建立了十分友好的师生情义。这使我感到我们既是师生关系，又是知心的朋友。老师们不仅在学业上给了我帮助，还在生活上给与我鼓励，在此论文完成之际，我谨向辛苦教导我的老师表示崇高的敬意和衷心的感谢。最后，向所有曾在学习、生活和工作等各方面给与我关心、支持、和帮助的辅导员、老师、同学和朋友表示我衷心的感谢！ 主要参考书目《塑料模具设计与制造》 高等教育出版社 2004 齐卫东 主编 《塑料成型工艺与模具设计》 机械工业出版社 2001屈华昌 主编《型腔模具设计与制造》 化学工业出版社 2003章飞主编《模具设计指导》 机械工业出版社 2003史铁梁 主编 《塑料模具技术手册》机械工业出版社（《塑料模具技术手册》编委会编） 《塑料模具设计》 中国科学技术出版社 （马金骏 编著） 《塑料注射模具设计实用手册》 航空工业出版社 （宋玉恒 主编） 《数字化模具制造技术》 化学工业出版社 （许鹤峰 闫光荣 编著） 《塑料模具手册》 机械工业出版社 （《塑料模具设计手册》 编写组） （厂名） 注射成型工艺卡片 资料编号 007 车间 共1 页 第 1页 零件名称 材料牌号 ABS 设备型号 装配图片 材料定额 每模件数 一件 零件图号 单位质量 g 共装号 材料干燥 料桶温度 模具温度 时间 压力 后处理 温度 时间定额 时间 检验 编制 校对 审
模具制作流程
一、接受任务书
成型塑料制件的任务书通常由制件设计者提出，其内容如下：
1. 经过审签的正规制制件图纸，并注明采用塑料的牌号、透明度等。
2. 塑料制件说明书或技术要求。
3. 生产产量。
4. 塑料制件样品。
通常模具设计任务书由塑料制件工艺员根据成型塑料制件的任务书提出，模具设计人员以成型塑料制件任务书、模具设计任务书为依据来设计模具。
二、 收集、分析、消化原始资料
收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工及特殊加工资料，以备设计模具时使用。
1. 消化塑料制件图，了解制件的用途，分析塑料制件的工艺性，尺寸精度等技术要求。例如塑料制件在外表形状、颜色透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的几何结构、斜度、嵌件等情况是否合理，熔接痕、缩孔等成型缺陷的允许程度，有无涂装、电镀、胶接、钻孔等后加工。选择塑料制件尺寸精度最高的尺寸进行分析，看看估计成型公差是否低于塑料制件的公差，能否成型出合乎要求的塑料制件来。此外，还要了解塑料的塑化及成型工艺参数。
2. 消化工艺资料，分析工艺任务书所提出的成型方法、设备型号、材料规格、模具结构类型等要求是否恰当，能否落实。
成型材料应当满足塑料制件的强度要求，具有好的流动性、均匀性和各向同性、热稳定性。根据塑料制件的用途，成型材料应满足染色、镀金属的条件、装饰性能、必要的弹性和塑性、透明性或者相反的反射性能、胶接性或者焊接性等要求。
3. 确定成型方法
采用直压法、铸压法还是注射法。
4、选择成型设备
根据成型设备的种类来进行模具，因此必须熟知各种成型设备的性能、规格、特点。例如对于注射机来说，在规格方面应当了解以下内容：注射容量、锁模压力、注射压力、模具安装尺寸、顶出装置及尺寸、喷嘴孔直径及喷嘴球面半径、浇口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等，具体见相关参数。
要初步估计模具外形尺寸，判断模具能否在所选的注射机上安装和使用。
5. 具体结构方案
（一）确定模具类型
如压制模（敞开式、半闭合式、闭合式）、铸压模、注射模等。
（二）确定模具类型的主要结构
选择理想的模具结构在于确定必需的成型设备，理想的型腔数，在绝对可靠的条件下能使模具本身的工作满足该塑料制件的工艺技术和生产经济的要求。对塑料制件的工艺技术要求是要保证塑料制件的几何形状，表面光洁度和尺寸精度。生产经济要求是要使塑料制件的成本低，生产效率高，模具能连续地工作，使用寿命长，节省劳动力。
三、影响模具结构及模具个别系统的因素很多，很复杂：
1. 型腔布置。根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易、模具成本等确定型腔数量及其排列方式。
对于注射模来说，塑料制件精度为3级和3a级，重量为5克，采用硬化浇注系统，型腔数取4-6个；塑料制件为一般精度（4-5级），成型材料为局部结晶材料，型腔数可取16-20个；塑料制件重量为12-16克，型腔数取8-12个；而重量为50-100克的塑料制件，型腔数取4-8个。对于无定型的塑料制件建议型腔数为24-48个，16-32个和6-10个。当再继续增加塑料制件重量时，就很少采用多腔模具。7-9级精度的塑料制件，最多型腔数较之指出的4-5级精度的塑料增多至50%。
2. 确定分型面。分型面的位置要有利于模具加工，排气、脱模及成型操作，塑料制件的表面质量等。
3. 确定浇注系统（主浇道、分浇道及浇口的形状、位置、大小）和排气系统（排气的方法、排气槽位置、大小）。
4. 选择顶出方式（顶杆、顶管、推板、组合式顶出），决定侧凹处理方法、抽芯方式。
5. 决定冷却、加热方式及加热冷却沟槽的形状、位置、加热元件的安装部位。
6. 根据模具材料、强度计算或者经验数据，确定模具零件厚度及外形尺寸，外形结构及所有连接、定位、导向件位置。
7. 确定主要成型零件，结构件的结构形式。
8. 考虑模具各部分的强度，计算成型零件工作尺寸。
以上这些问题如果解决了，模具的结构形式自然就解决了。这时，就应该着手绘制模具结构草图，为正式绘图作好准备。
四、绘制模具图
要求按照国家制图标准绘制，但是也要求结合本厂标准和国家未规定的工厂习惯画法。
在画模具总装图之前，应绘制工序图，并要符合制件图和工艺资料的要求。由下道工序保证的尺寸，应在图上标写注明"工艺尺寸"字样。如果成型后除了修理毛刺之外，再不进行其他机械加工，那么工序图就与制件图完全相同。
在工序图下面最好标出制件编号、名称、材料、材料收缩率、绘图比例等。通常就把工序图画在模具总装图上。
1. 绘制总装结构图
绘制总装图尽量采用1：1的比例，先由型腔开始绘制，主视图与其它视图同时画出。
五、模具总装图应包括以下内容：
1. 模具成型部分结构
2. 浇注系统、排气系统的结构形式。
3. 分型面及分模取件方式。
4. 外形结构及所有连接件，定位、导向件的位置。
5. 标注型腔高度尺寸（不强求，根据需要）及模具总体尺寸。
6. 辅助工具（取件卸模工具，校正工具等）。
7. 按顺序将全部零件序号编出，并且填写明细表。
8. 标注技术要求和使用说明。
六、模具总装图的技术要求内容：
1. 对于模具某些系统的性能要求。例如对顶出系统、滑块抽芯结构的装配要求。
2. 对模具装配工艺的要求。例如模具装配后分型面的贴合面的贴合间隙应不大于0.05mm模具上、下面的平行度要求，并指出由装配决定的尺寸和对该尺寸的要求。
3. 模具使用，装拆方法。
4. 防氧化处理、模具编号、刻字、标记、油封、保管等要求。
5. 有关试模及检验方面的要求。
七、绘制全部零件图
由模具总装图拆画零件图的顺序应为：先内后外，先复杂后简单，先成型零件，后结构零件。
1. 图形要求：一定要按比例画，允许放大或缩小。视图选择合理，投影正确，布置得当。为了使加工专利号易看懂、便于装配，图形尽可能与总装图一致，图形要清晰。
2. 标注尺寸要求统一、集中、有序、完整。标注尺寸的顺序为：先标主要零件尺寸和出模斜度，再标注配合尺寸，然后标注全部尺寸。在非主要零件图上先标注配合尺寸，后标注全部尺寸。
3. 表面粗糙度。把应用最多的一种粗糙度标于图纸右上角，如标注"其余3.2。"其它粗糙度符号在零件各表面分别标出。
4. 其它内容，例如零件名称、模具图号、材料牌号、热处理和硬度要求，表面处理、图形比例、自由尺寸的加工精度、技术说明等都要正确填写。
八、.校对、审图、描图、送晒
A.自我校对的内容是：
1. 模具及其零件与塑件图纸的关系
模具及模具零件的材质、硬度、尺寸精度，结构等是否符合塑件图纸的要求。
2. 塑料制件方面
塑料料流的流动、缩孔、熔接痕、裂口，脱模斜度等是否影响塑料制件的使用性能、尺寸精度、表面质量等方面的要求。图案设计有无不足，加工是否简单，成型材料的收缩率选用是否正确。
3. 成型设备方面
注射量、注射压力、锁模力够不够，模具的安装、塑料制件的南芯、脱模有无问题，注射机的喷嘴与哓口套是否正确地接触。
4. 模具结构方面
1）. 分型面位置及精加工精度是否满足需要，会不会发生溢料，开模后是否能保证塑料制件留在有顶出装置的模具一边。
2）. 脱模方式是否正确，推广杆、推管的大小、位置、数量是否合适，推板会不会被型芯卡住，会不会造成擦伤成型零件。
3）. 模具温度调节方面。加热器的功率、数量；冷却介质的流动线路位置、大小、数量是否合适。
4）. 处理塑料制件制侧凹的方法，脱侧凹的机构是否恰当，例如斜导柱抽芯机构中的滑块与推杆是否相互干扰。
5）. 浇注、排气系统的位置，大小是否恰当。
5. 设计图纸
1). 装配图上各模具零件安置部位是否恰当，表示得是否清楚，有无遗漏
2). 零件图上的零件编号、名称，制作数量、零件内制还是外购的，是标准件还是非标准件，零件配合处理精度、成型塑料制件高精度尺寸处的修正加工及余量，模具零件的材料、热处理、表面处理、表面精加工程度是否标记、叙述清楚。
3). 零件主要零件、成型零件工作尺寸及配合尺寸。尺寸数字应正确无误，不要使生产者换算。
4). 检查全部零件图及总装图的视图位置，投影是否正确，画法是否符合制图国标，有无遗漏尺寸。
6. 校核加工性能
（所有零件的几何结构、视图画法、尺寸标'等是否有利于加工）
7. 复算辅助工具的主要工作尺寸
B.专业校对原则上按设计者自我校对项目进行；但是要侧重于结构原理、工艺性能及操作安全方面。
描图时要先消化图形，按国标要求描绘，填写全部尺寸及技术要求。描后自校并且签字。
C.把描好的底图交设计者校对签字，习惯做法是由工具制造单位有关技术人员审查，会签、检查制造工艺性，然后才可送晒。
D..编写制造工艺卡片
由工具制造单位技术人员编写制造工艺卡片，并且为加工制造做好准备。
在模具零件的制造过程中要加强检验，把检验的重点放在尺寸精度上。模具组装完成后，由检验员根据模具检验表进行检验，主要的是检验模具零件的性能情况是否良好，只有这样才能俚语模具的制造质量。
九、试模及修模
虽然是在选定成型材料、成型设备时，在预想的工艺条件下进行模具设计，但是人们的认识往往是不完善的，因此必须在模具加工完成以后，进行试模试验，看成型的制件质量如何。发现总是以后，进行排除错误性的修模。
塑件出现不良现象的种类居多，原因也很复杂，有模具方面的原因，也有工艺条件方面的原因，二者往往交只在一起。在修模前，应当根据塑件出现的不良现象的实际情况，进行细致地分析研究，找出造成塑件缺陷的原因后提出补救方法。因为成型条件容易改变，所以一般的做法是先变更成型条件，当变更成型条件不能解决问题时，才考虑修理模具。
修理模具更应慎重，没有十分把握不可轻举妄动。其原因是一旦变更了模具条件，就不能再作大的改造和恢复原状。
十、整理资料进行归档
模具经试验后，若暂不使用，则应该完全擦除脱模渣滓、灰尘、油污等，涂上黄油或其他防锈油或防锈剂，关到保管场所保管。
把设计模具开始到模具加工成功，检验合格为止，在此期间所产生的技术资料，例如任务书、制件图、技术说明书、模具总装图、模具零件图、底图、模具设计说明书、检验记录表、试模修模记录等，按规定加以系统整理、装订、编号进行归档。这样做似乎很麻烦，但是对以后修理模具，设计新的模具都是很有用处的。
这些技术的工艺参数包括：微型注塑、高填充复合注塑、水辅注塑、混合使用各种特别注塑成型工艺、泡沫注塑、模具技术、仿真技术等。
一、温度控制
1、料筒温度：注射模塑过程需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。前两种温度主要影响塑料的塑化和流动，而后一种温度主要是影响塑料的流动和冷却。每一种塑料都具有不同的流动温度，同一种塑料，由于来源或牌号不同，其流动温度及分解温度是有差别的，这是由于平均分子量和分子量分布不同所致，塑料在不同类型的注射机内的塑化过程也是不同的，因而选择料筒温度也不相同。
2、喷嘴温度：喷嘴温度通常是略低于料筒最高温度的，这是为了防止熔料在直通式喷嘴可能发生的"流涎现象"。喷嘴温度也不能过低，否则将会造成熔料的早凝而将喷嘴堵塞，或者由于早凝料注入模腔而影响制品的性能。
3、模具温度：模具温度对制品的内在性能和表观质量影响很大。模具温度的高低决定于塑料结晶性的有无、制品的尺寸与结构、性能要求，以及其它工艺条件（熔料温度、注射速度及注射压力、模塑周期等）。
二、压力控制： 注塑过程中压力包括塑化压力和注射压力两种，并直接影响塑料的塑化和制品质量。
1、塑化压力：（背压）采用螺杆式注射机时，螺杆顶部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力称为塑化压力，亦称背压。这种压力的大小是可以通过液压系统中的溢流阀来调整的。在注射中，塑化压力的大小是随螺杆的转速都不变，则增加塑化压力时即会提高熔体的温度，但会减小塑化的速度。
此外，增加塑化压力常能使熔体的温度均匀，色料的混合均匀和排出熔体中的气体。操作中，塑化压力的决定应在保证制品质量优良的前提下越低越好，其具体数值是随所用的塑料的品种而异的，但通常很少超过20公斤/平方厘米。
2、注射压力：注射机的注射压力都是以柱塞或螺杆顶部对塑料所施的压力（由油路压力换算来的）为准的。注射压力在注塑成型中所起的作用是，克服塑料从料筒流向型腔的流动阻力，给予熔料充模的速率以及对熔料进行压实。
三、成型周期
完成一次注射模塑过程所需的时间称成型周期，也称模塑周期。它实际包括以下几部分：成型周期:成型周期直接影响劳动生产率和设备利用率。因此,在生产过程中,应在保证质量的前提下,尽量缩短成型周期中各个有关时间。保压时间也有最惠值,已知依赖于料温,模温以及主流道和浇口的大小。如果主流道和浇口的尺寸以及工艺条件都是正常的,通常即以得出制品收缩率波动范围最小的压力值为准。冷却时间主要决定于制品的厚度,塑料的热性能和结晶性能,以及模具温等。
完整的注射工艺过程包括:1、成型前的准备2、注射过程；3、制品的后处理。 注射过程一般包括：加料——塑化——注射——冷却——脱模。
加料：
由于注射成型是一个间歇过程，因而需定量（定容）加料，以保证操作稳定，塑料塑化均匀，最终获得高质量的塑件。
塑化：
成型物料在注射机机筒内经过加热，压实以及混合等作用，由松散的粉状或粒状固态转变成连续的均化熔体之过程。
注射：
柱塞或螺杆从机筒内的计量位置开始，通过注射油缸和活塞施加高压，将塑化好的塑料熔体经过机筒
前端的喷嘴和模具中的浇注系统快速送入封闭模腔的过程。注射又可细分为流动充模、保压补缩、倒流三个阶段。
冷却：
当浇注系统的塑料以及冻结后，继续保压已不再需要，因此可退回柱塞或螺杆，卸除料筒内的塑
料熔体的压力，并加入新料，同时在模具内通入冷却水、油或空气等冷却介质，对模具进行进一步的冷却，这一阶段称为浇口冻结后的冷却。实际上冷却过程从塑料熔体注入型腔起就开始了，它包括从充模、保压到脱模前的这一段时间。
脱模：
塑件冷却到一定的温度即可开模，在推出机构的作用下将塑件推出模外。 1、退火：消除残余应力；
2、调湿： 使塑件颜色、性能及尺寸得以稳定。
硅胶注射成型 ：
一、注射成型工艺和传统模压工艺比较：
1，当前固体硅橡胶生产工艺图
2，注射成型生产工艺图：
结论：注射成型比固体模压工艺减少了大量生产工序，减少一大部分工人需求，缩短流程时间，大大地提高产量，而且完全避免了产品成型前人工操作所带来的产品品质偏差！
二：硫化时间比较： 产品名称 按键 大杂件 硫化时间 硫化工艺 固体硅胶模压硫化 35秒 10分钟 液体硅胶注射成型 9秒 1分钟不到 结论：液体硅胶注射成型工艺硫化速度是固体硅胶的5倍以上，产量是固体硅胶模压工艺的10倍以上！
三：产品品质误差 产品名称 按键 荷重误差 最小误差 一般误差 硫化工艺 固体硅胶模压硫化 + 20g + 50g 液体硅胶注射成型 + 2g + 5g 结论：液体硅胶注射成型由于是液体硅胶，在真空模具内具有非常高的流动性，模具内硅胶分布非常均匀，而且成型之前全部为机器作业，避免了硫化成型前所有人工操作所可能带来的误差！
