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第一章 绪论
模具工业是国民经济的基础工业，被成为“工业之母”。而塑料模具又是整个模具行业中的一枝独秀，发展极为迅速。自从1927年聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展以及高分子合成技术、材料改性技术的进步，愈来愈多的具有优异性能的高分子材料不断涌现，从而促使塑料工业飞跃发展。
在现代化工业生产中，69%~90%的工业产品需要使用模具加工，模具工业已成为工业发展的基础，许多新产品的开发和生产在很大程度上都依赖于模具生产，特别是汽车、轻工、电子、航空等行业尤为突出。我国自改革开放以来，塑料工业发展很快，表现在不仅塑料增加而且其品种更为增多，其产量已上升到居世界第四位，由此可见，塑料工业已在我国国民经济的各个部门中发挥了愈来愈大的作用。
在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的1/3~1/5，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。
我国塑料模的发展迅速。塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模的确开发和应用。在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高，系列化商品化尚待规模化；CAD、CAE、Flow Cool软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。
近年来，随着科学技术的进步以及对塑件质量要求的提高，塑料模塑成型技术正向高精度、高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的方向发展，具体表现在以下几个方面： 1、塑料成型理论研究的进展。 2、新的成型方法不断涌现。
3、塑件更趋向精密化、微型化及超大型化。 4、开发出新型模具材料。
5、模具表面强化热处理新技术应用。 6、模具CAD/CAM/CAE技术发展迅速。 7、模具大量采用标准化。
在工业发达的国家，模具工业已经从机床工业中分离出来，并发展成为一个独立的工业部门，而且其产值已经超过机床工业的产值。目前国内模具行业的基本情况是，随着轻工业及汽车制造
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业的迅速发展，模具设计制造日渐受到人们广泛关注，已形成一个行业。但是我国模具行业缺乏技术人员，存在品种少、精度低、制造周期长、寿命短、供不应求的状况。一些大型、精密、复杂的模具还不能自行制造，需要每年花几百万.上千万美元从国外进口，制约了工业的发展，所以在我国大力发展模具行业势在必行。
模具是制造业的重要工艺基础。在我国，模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。直到20世纪80年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。近年，不仅国有模具企业有了很大发展，三资企业、乡镇（个体）模具企业的发展也相当迅速。
国内模具界流行着一种说法：“大模找黄岩，精模找乐清”。乐清位于浙江南部，区域经济相对发达。像中国明星企业正泰集团、德力西集团等国家级集团公司都在乐清市。该市的柳市镇是知名的中国电器之都，虹桥是中国电子元器件制造核心基地，全国几乎所有的家电产品中都有来自该地生产的电子元器件，全行业年产值70多亿元，占乐清工业总量的17%。据乐清市模具协会会长卢瓯武介绍，乐清模具工业起步较早，乐清市模具工业经历了30年的发展，目前乐清市已有一支42000多人的机械模具产业队伍，拥有模具加工设备，线切割机床两万多台、电火花成型机1200多台，居全国之首。近年来引进瑞士、日本、美国、德国名优机床500多台，金加工设备17000多台，全行业模具加工设备固定资产总值近27亿元。去年该市模具产值32亿元，是目前我国精密模具生产规模最大、工艺技术水平最高的生产基地。
虽然中国模具工业发展迅速，但与需求相比，显然供不应求，其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面，中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距，因此，每年需要大量进口模具。
中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。
近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在：大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。
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第二章 工艺方案及分析
2.1 设计塑件时必须考虑的几个方面的问题
1. 塑料的物理机械性能，如强度，刚性，弹性，吸水性等； 2. 塑料的成型工艺性；
3. 塑料成型所导致冲模流动，排气，补缩等； 4. 塑件在成型后的收缩情况以及收缩率差异； 5. 模具的总体结构，以及脱模的复杂程度； 6. 模具零件的形状和制造工艺；
塑件的设计主要包括塑件的形状、尺寸、精度、表面光洁度、壁厚、斜度，以及塑件上的加强筋等的设计[1]。
2.2 尺寸和精度
由于该塑件是方体形状，而且是做外面的盖，所以尺寸和精度要求不是很高，所以经分析选择一般精度等级13级精度。
2.3 工件的形状及尺寸
塑件的形状如图2-1，图2-2所示。
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图2-1 塑件平面工程图
图2-2 塑件3D图
该塑件形状很规则轮廓，分模方向容易认出，容易模塑，所以采用单分型面，而且该塑件厚度小，易脱模。
2.4 工件的臂厚
工件的壁厚对塑件的质量影响很大，壁厚过小，成型时流动阻力大，大型复杂制品就难以充满型腔，壁厚过大，不但造成原料的浪费，而且对热固性材料成型来说增加了压塑的时间，而且容易造成固化不完全，对热塑性材料来说就回增加冷却时间，所以该塑件壁厚为0.6mm。
2.5工件材料 2.5.1 工件材料的选择
选用ABS（即丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）。 2.5.2 工件材料性能分析
查相关手册可知：
ABS ，英文全称为：acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer，中文：丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物。ABS是在聚苯乙烯树脂改性的基础上发展起来的一种新型工程塑料。它是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种单体的三元共聚物，具有综合的优良性能（坚固、坚韧、坚硬），价格便宜，原料易得，因此发展很快，是目前产量最大、应用最广的一种工程塑料。ABS是微黄色或白色不透明粒料，无毒、无味。
ABS由于是三种组分组成的，故它有三种组分的综合性能，而每一组分又在其中起着固有的作用。丙烯腈可使ABS具有较高的强度、硬度、耐热性及耐化学腐蚀性；丁二烯可使ABS具有
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弹性和较高的冲击强度；苯乙烯则可使ABS具有优良的介电性能。因此，在机械性能方面，ABS具有质硬、坚韧、刚性等特性。
ABS树脂的缺点是耐热性不高，耐低温性不好，而且不耐燃、不透明，耐候性不好，特别是耐紫外线性能不好。由于以上的综合性能，因此广泛用来制造电视机、收音机的外壳、旋钮、电话机壳、话筒、把手、铰链、塑料铭牌等。 ABS的成型特性是:
1. ABS粒料表面极易吸湿，使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。为此成型前必须进行干燥处
理。
2. ABS的比热容比聚烯烃低，在注射机料筒中能很快加热，因此塑化效率高，在模具中凝固也比
聚烯烃快，故模塑周期短。
3. ABS树脂的表现黏度强烈地依赖于剪切速率。 4. ABS树脂为非结晶形高聚物，所以成型收缩率小。
5. ABS树脂的熔融温度较低，熔融温度范围宽，流动性好，有利于成型。 2.5.3 ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施
1. 主要缺陷：缺料、气孔、飞边、出现熔接痕、塑件耐热性不高、耐气候性差（在紫外线作用下易变硬变脆）。
2. 消除措施：加大主流道、分流道、浇口、增大注射压力、提高模具预热温度。
2.5.3 成型特点
ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大；易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阴力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在50~60oC，要求塑件光泽和耐热时，应控制在60~80 oC。
2.5.4 主要技术指标
比重：1.02~1.16g/cm3。 比容：0.86~0.98cm3/g 吸水性：0.2~0.4% (24h)。熔点：130~160oC。 热变形温度：4.6×105Pa---- 130~160oC。 18.5×105Pa---- 90~108oC。 抗拉屈服强度(105Pa): 500 拉伸强度模量：1.8×104 Mpa 弯曲强度：800×105Pa
2.5.5 ABS的注射工艺参数
注射机类型： 螺杆式 螺杆转速： 30~60 r/min 喷嘴形式： 直通式 喷嘴温度： 190~200oC
料筒温度： 前 200~210oC 中 210~230oC 后 180~200oC 模温： 50~80oC 注射压力： 70~120Mpa
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