第一章 引 言
塑料模具技术的发展日新月异，在现代工业、餐具、玩具等行业中的应用很广泛，模具是生产各种产品的重要工艺装备。
此次毕业设计的题目是塑料成型模具的设计。塑料模具的分类很多，按照塑料制件的不同可分为：注射模、压缩模、压注模、挤出模、气动成型模等。注塑模具又称注塑成型，是热塑性塑料制品生产的一种重要的方法。除少数塑料制品外，几乎所有的热塑性塑料都可以用注射成型方法生产塑料制品。注塑模具不仅用于热塑性塑料的成型，而且成功用于热固性塑料的成型。模具以其特定的形状通过一定的方式使原料成型。模具的制造精度越高，制造成本越高，因此应延长模具的使用寿命，尽量缩短模具的制造周期，来降低生产成本。
塑料制品以其密度小、质量轻的优点在工业中的应用日益普遍，大有“以塑代钢”的趋势。塑料模具可以满足塑料的加工工艺要求和使用要求，可以很好的降低塑料制品的生产成本。塑料的质量要靠模具的正确结构和模具成型零件的正确形状，精确尺寸几较低的表面粗糙度来保证。由于今年来材料发展很快，各种新型材料不断被研制出来，对模具的发展也起到了推波助澜的作用，尤其是各种加工性能好，热处理变形小的新型模具钢种，如预制钢、新型淬火回火钢、马氏体时效钢、析出硬化钢和耐腐蚀钢等。而本次设计的模具用于聚乙烯塑料制品的生产制造。聚乙烯属于热塑性塑料，这种塑料中塑脂的分子是线形或支链型结构。它在加热时软化并熔融，成为可流动的粘稠液体（即聚合物熔体），可成型为一定形状，冷却后保持已成型的形状。如果再次加热，又可以软化熔融，可再次成型为一定形状的制品，如此可反复多次。在上述过程中，一般只有物理变化而无化学变化。因此选用该塑料有助于废料和旧弃塑件的二次回收，循环利用。有一定的环保效应，减少了现实中的“白色污染”。 近年来,我国塑料模具业发展相当快，目前，塑料模具在整个模具行业中约占30%左右，而在整个塑料模具市场以注塑模具需求量最大。随着模具制造行业的发展，许多企业开始追求提高产品质量及生产效率,缩短设计周期及制造周期,降低生产成本，最大限度地提高模具制造业的应变能力等目标。新兴的模具CAD技术很大程度上实现了企业的愿望。近年来，CAD技术的应用越来越普遍和深入, 大大缩短了模具设计周期, 提高了制模质量和复杂模具的制造能力。
模具的CAD设计、分析, 包括根据产品模型进行模具分型面的设计、确定型腔和型芯、模具结构的详细设计、塑料充填过程分析等几个方面。利用先进的特
征造型软件如PRO/E、UGII等很容易地确定分型面, 生成上下模腔和模芯, 再进行流道、浇口以及冷却水管的布置等。确定了这些设计数据以后, 再利用模具分析软件(CAE), 如Plastic Advisor、CFLOW进行塑料的成形过程分析。根据Plastic Advisor软件和它的丰富的材料、工艺数据库, 通过输入成形工艺参数, 可动态仿真分析塑料在注塑模腔内的注射过程流动情况(含多浇口注射时的塑料汇流纹分析)、分析温度压力变化情况、分析注塑件残余应力等, 根据分析情况来检查模具结构的合理性、流动状态的合理性、产品的质量问题等。比如是否存在浇注系统不合理, 出现流道和浇口位置尺寸不当, 无法平衡充满型腔; 是否存在注塑工艺不对, 出现产品的翘曲变形等。模具通过CAD设计和分析, 就可以将错误消除在设计阶段, 提高一次试模成功率。
模具的计算机辅助制造(CAM)技术主要应用在数控铣削加工、线切割加工、电火花加工等方面。CAM技术尤其是在复杂模具的型腔、型芯及电极的铣削加工中起着更加重要的作用。利用模具
CAM技术在电脑上模仿机床的加工过程, 能直观反映加工的结果, 能直接评估加工后零件的质量, 能检查出加工的错误。在检查加工后零件的质量时, 可在电脑上对加工后的实体模型进行任意的剖切, 直接测量其尺寸和精度。因此, 它能把错误消除在加工工艺编程设计阶段, 减少加工后的修补和返工, 大大提高模具的制造效率和质量。
茶杯作为日常生活最重要的日用品，是中国日用品市场上最普及、最活跃，也是竞争最为剧烈的产品之一。近年，由于茶杯的外形结构及造型不断的变化，造型更复杂化使其拥有稳定增长且又不断扩大的市场。
作为日用品的重要组成部分之一的茶杯，它的结构设计及质量也是非常重要的。目前，主要采用注射成型的方法得到茶杯外形，用这种方法生产的优点是：成型周期短，能一次成型外形复杂的结构，对各种塑料的适应性强，生产效率高。塑料茶杯使用的原料是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS树脂微黄色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。因此ABS树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。同时具有吸湿性强，但原料要干燥，它的塑件尺寸稳定性好，塑件尽可能偏大的脱模斜度。
塑料茶杯注射模CAD主要研究的是注射模具的结构设计及分析(CAD)、模具结构分析与优化设计(CAE)、辅助制造(CAM)。塑料模具CAD集成技术, 就是把塑料模具制造过程所涉及的各项单元技术集成起来, 统一数据库和文件传输格式, 实现信息集成和数据资源共享, 从而大大缩短模具的设计制造周期, 提高制模质量。
综上所述, 模具CAD集成技术就是应用于模具制造各个环节的计算机辅助技术和实现各环节信息集成的技术。研究闹钟后盖注射模CAD是顺应当前模具制造行业发展需要的，具有重大的意义。
第二章塑料成型制品的分析
2.1塑料成型制品的分析
1.制品的设计要求
此次设计的制品是塑料杯的模具设计，形状较为复杂，未注公差均按MT5计算，要求塑件表面外观光滑无飞边，质量较好。
2.制品的生产批量
本制品为大批量生产，为缩短生产周期，提高生产效率，制品使用一模四腔及全自动化生产，利用模具的顶出机构将模具顶出型腔。为提高生产效率，制品在模具中直接成型。
3.制品的质量和体积
3ABS密度：??1.02~1.05g/cm(取
1.04g/cm3)
3塑件体积：V?76.32cm
塑件质量：ｍ=79.37g
2件成型投影面积：42.32cm
图2.1 产品制件图
4.塑件的结构特点
塑件壁厚均为3mm，结构较复杂，尺寸适中，属薄壁壳体塑料。塑件侧向有手柄，因此模具需要设计侧分型与抽芯机构，根据塑料产品特征，选用浇注系统为侧浇口，采用侧浇口基本不影响塑件外观。
2.2
1.ABS塑料的材料特性
ABS塑料价格便宜，原料易得，是目前产量最大、应用范围最广的工程塑料
之一。它是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成的混合物。正是这三种组分的各自特性，使ABS具有良好的综合力学性能。其中丙烯腈使ABS具有良好的耐化学腐蚀性、丁二烯使ABS坚韧，苯乙烯使ABS有良好的加工性和染色性能。ABS塑料为无毒，无味，呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽、不透明，密度为1.02～1.05g/cm3，为非结晶型塑料。
ABS既有极好的抗冲击强度（且在低温下也不迅速下降），又有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。按ABS的三种组分的比例不同，可分为超高冲击型、高冲击型、中冲击型、低冲击型和耐热型等。它的耐热性不高，连续工作温度为70℃左右，热变形温度约为93℃。耐气候性差，在紫外线作用下ABS易变硬发脆。但是它的化学性能较好，水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎无影响。ABS不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀，在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液。ABS表面受冰醋酸、植物油等化学药品的侵蚀时会引起应力开裂。
2.聚乙烯塑料的成型特性
ABS为非结晶性原料，易吸水，使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。因此在成型加工前应进行干燥处理；ABS在升温时其结晶能力高，模具的温度对塑件的结晶状况有较大的影响。模温高，熔体冷却慢，塑件结晶度高，强度也就高；聚乙烯分子联链柔性好，键间作用力小，熔体粘性低，流动性极好，因此成型时无需太高压力就能成型出薄壁长流程制品。它的制件质地较软，且易脱模，因此当塑件有浅侧凹槽时可以强力脱模。但其软化温度范围较小，且熔体易氧化，因此在成型加工中应尽可能避免熔体与氧发生接触，以免降低塑件质量；聚乙烯的收缩率范围大，收缩值大，方向性明显，LDPE收缩率为1.22%左右，HDPE收缩率在1.5%左右。因此容易变形翘曲，模具冷却条件对收缩率的影响很大，故应该控制好模具温度，保持冷却均匀、稳定；聚乙烯的熔点不高，但比热容较大，因此塑化时仍需要消耗较多的热量，故要求塑化装置要有较大的加热功率，以便