沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 前言
第一章 前言
1.1模具设计背景
模具是工业生产中使用极为广泛的基础工艺过程。渗入到各个行业中，比如：汽车，电机，仪表，电器，电子，通信，家电和轻工业等，60%～80% 的零件都依靠模具成形，随着近年来各个行业的快速发展，模具的需求量大，故对模具的要求也越来越高，模具结构也越来越复杂。
高精度，高复杂性，高一致性，高生产效率和低耗率是模具生产制件所表现出来的特点，这些优点是其它加工制造方法所不能比拟的，伴随着塑料工业的飞速发展和通用塑料与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料制品的应用范围和发展速度也在不断地扩大，制得的塑料制品数量之大是其它成型方法远远比不了的。 注射模的种类很多，其结构与塑料品种、塑件的复杂程度和注射机的种类等很多因素相关,由于模具的使用特点，决定了模具设计方法也决定了其与其它行业的区别。模具设计需考虑以下几个方面:
（1）塑料的物理性能和机械性能，如强度、刚度、韧性、弹性、吸水性等应力敏感，不同品种的塑性其自身性能的优劣，要避免或弥补其自身缺点。
（2）塑料的成形过程，如流动的 流动，各向异性的成型收缩率等。塑件的形状应有利于成形充模、排气、收缩，并能使热塑性塑料制品达到高效率、均匀冷却或使热固性塑料制品均匀固化。
（3）塑料件的结构可以使模具的整体结构尽可能简单，避免了侧分型抽芯机构和结构的简化。使模具零件符合生产工艺要求。
现在，我国的模具制造技术已从过去只能制造简单模具发展到可以制造大型的、精密、复杂度高、寿命长的模具。在塑料模具方面，也能够设计制造汽车保险杠以及整体仪表盘等大型注射模具。
大多数塑料模主要是生产企业利用计算机辅助分析(CAE)技术对塑料注塑过程分别进行流动分析、 冷却分析和应力分析等，再合理的选择浇口位置、尺寸、注塑
1
沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 前言
工艺参数以及冷却系统的布置等， 目地使模具设计方案进一步优化，此法缩短了模具设计和制造周期采用模具先进加工技术及设 备，提高了模具制造能力。采用 CAE 技术，能够完全代替试模，
从制品设计到生产的完整设计方案是由CAE技术提供的，对模具进行制造加工之前，用计算机对整个注 射成型过程进行模拟分析，对熔体的填充、保压、冷却的情况进行预测，以便 设计者能尽早点发现问题，并对制件和 模具设计中出现的问题及时改正，等到试模以后再回头返修模具这种方法是不合理的，所以这项技术这种方法不仅仅是对传统模具设计方法的一次突破， 而且对减少了模具返修报废、提高制品质量和降低成本等，有着重大的技术经济 意义。
我国现阶段的经济仍处于高速发展阶段，比如模具逆向工程技术、快速经济模具制造技术、三维扫描测量技术及 数控 模具雕刻机的发展与应用，对模具制造能力的提高都起到了巨大作用，对模具的设计和制造提供了方便。
经济全球化，贸易全面化，世界的发展越来越快，模具的使用也深入的我们生活的方方面面，这些原因也为我国模具工业高速发展提供 了良好的条件和机遇。第一，国内模具市场将继续高速发展；第二， 模具制造也逐 渐向我国转移，此外跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显，这也意味着我们对模具的设计要求也越来越高。
2
沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 塑件分析
第二章 塑件分析
在模具 设计中的结构和技术，如形状、尺寸、精度，表面粗糙度和表面质量等必须进行仔细的研究和分析，
所以确定合适的模具结构。目标产品的主题是一个常见的塑料件，塑料件，结构简单，生产，需求和减少模具的成本，容易成型，低精度。如图1：
模具设计是很复杂的，不仅仅包含注塑机的选择，而且还包括各个 零部件的选取，计算，校核，设计的内容多，知识面广，如：
图1 模具形状尺寸
3
沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 塑件分析
2.1 塑件制品一般要求
结构直接影响尺寸精度的模具设计和模具制造的精度。降低加工难度和模具,模具制造成本,在满足塑料零件的要求的前提下尽量把塑料零件的尺寸精度设计为低。因为塑料和金属的区别很大,所以不能确定按照公差等级金属零件精度等级。根据规范和图纸要求。
本产品均采用 MT5 级精度尺寸，未注的采用 IT8 级精度尺寸。 塑件的表面要求越高时，要求的精度便会越高，塑件的表面粗糙度便会越低。因此除了在成型时从工艺上应该尽可能避免冷疤、云纹等疵点等，保证模具型腔的表面粗糙度也是必不可少的。塑料制品的表面粗糙度一般为（Ra 0.02～1.25 um ）之间，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的 1/2，（ Ra 0.01～0.63 um ）。应随时给以抛光复原，由于模具在使用过程中型腔磨损而使表面粗糙度不断增加。该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高为 Ra0.8 um ，内部为 Ra1.2 um 。
2.2 塑件材料的确定
PP塑料是是一种高分子材料，其主要的成分是树脂。PP塑料在一定温度和压力下液体。可以塑造成一定的几何形状和尺寸， 并保持在固化后的形状不改变。
PP塑料具有许多优良的性能，在现代工业和日常生活中应用非常广泛，PP具有小体积、轻质量、高强度、良好的绝缘性能、介质损耗低、非常高化学稳定性、耐磨性能好、抗振动性能好等多个优点。而且，大多数塑料都具有防水， 防潮、防透气、防辐射、耐烧蚀等等特殊的瞬态性能。
PP产品壁厚均匀，性能优良，且成本低， 符合大批量生产的要求，PP易于成型，为主体部分是适用的，所以在选择材料的生产。
2.3塑件材料的性能分析
2.3.1 基本特性
聚丙烯是由聚丙烯共聚物制成。这三个组成部分的特点，使聚丙烯具有良好的
综合物理性能。丙烯腈使聚丙烯具有良好的耐腐蚀性、耐热性和表面硬度，使得聚丙
4
沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 塑件分析
烯具有良好的可操作性和染色性能。聚丙烯原料易得，是目前国内规模最大、应用最广的工程塑料之一。是一种良好的热塑性塑料。
聚丙烯无毒，无臭，淡黄，模制塑料具有更好的光泽度,,不透明的，密度1.02--1.05g/cm3。具有良好的冲击强度和耐磨损性，耐寒性，耐油性，耐水性，耐化学稳定性和电性能。水，无机盐，碱，酸对PP几乎没有影响，（PP不溶于大部分的醇和烃类溶剂），但与烃长期接触于酮类软化膨胀，醛，酯，形成氯化烃溶解或乳液。当由冰醋酸，植物油和其它化学品的聚丙烯表面可造成应力腐蚀开裂，
然而，PP具有一定的硬度，热变形温度比他聚丙烯，聚氯乙烯，聚酰胺，高的尺寸稳定性也比较好，易成型，颜色配成任何颜色。缺点是热不高，连续操作温度为约70℃，热变形温度约93℃，耐候性差，在紫外光下PP的容易变硬变脆。
2.3.2 成型性能
PP易吸水，所以会造成成型塑件表面出现斑痕、云纹等各种缺陷。因此成型加工前要进行干燥处理；PP的黏度会随着温度的升高增高，而黏度对剪切速率的依赖性非常强，这也是模具的设计中都采用侧浇口形式的原因，当成型压力比较高，塑件上的脱模斜度应当稍大时，易产生熔接痕；所以应采取相应的策施来避免这些缺点的出现。
模具设计时应注意浇注系统，以减少阻力流，正常模塑条件下，壁厚，熔体上收缩的影响温度是非常小的。精密塑料件的高要求，模具温度应在50?60℃的控制，而有塑料光泽和耐热要求时，模具温度应保证在60?80℃。PP低比热容量，高塑化效率，凝固速度过快，所以有短的模塑周期。
2.3.3 主要用途
聚苯乙烯是一种热塑性塑料片，无色透明，有光泽，无毒，无味，1.05g/cm3的密度，它具有优良的电性能和化学稳定性，必须有足够的耐腐蚀性，优异的色彩表现。低的耐热性，它是硬而脆的质地，塑料件容易开裂由于应力的效果，并且具有热膨胀系数更高。
5