护罩注塑模具设计及关键零件数控编程.docx

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护罩注塑模具设计及关键零件数控编程

第一章前言

模具工业是国民经济的基础工业，被称为“工业之母”。

传统的模具制造技术，主要是根据设计图纸，用仿型加工、成形磨削以及电火花加工方法来制造模具。

而现代模具不同，它不仅形状与结构十分复杂，而且技术要求更高，用传统的模具制造方法显然难于制造，必须借助于现代科学技术的发展，采用先进制造技术，才能达到它的技术要求。

当前，整个工业生产的发展特点是产品品种多、更新快、市场竞争剧烈，因此提出了以数字化为主要因素的数字化塑性成形技术体系，设计和制造模具的数字化技术是实施数字化的关键，以便适应市场对模具制造的短交货期、高精度、低成本的迫切要求。

塑料模具又是整个模具行业中的一支独秀，发展极为迅速。

作为机械专业的学生，对模具设计的了解是必须的。

本设计是严格按照模具设计的步骤及模具设计中的要求来设计的：

塑件工艺性的分析、型腔数量的确定、分型面的确定、浇注系统的设计、成型零件的设计等，这一整套的程序下来，感觉自己这方面的知识丰富了不少，同时在设计中也要求对机械的相关知识有相当的了解：

机械制图、公差与配合、机械制造、材料成型、数控技术等。

同时加强了软件的熟练程度。

当然在设计中也遇到了很多问题，但在指导老师李鹏南老师的悉心指导和同学们的帮助下，我还是较为顺利的完成了此次毕业设计。

再次感谢我的指导老师李鹏南老师和各位同学。

希望我能找到自己的不足之处加以改进，为将来的学习和工作奠定更加坚实的基础。

第二章概述

2.1塑料工业简介

塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一。

自从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、材料改进技术的进步，愈来愈多的具有优异性能的高分子材料不断涌现，从而促进塑料工业的发展。

模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工艺装备或工具，它属于型腔模的范畴。

通常情况下，塑件质量的优劣及生产效率的高低，其模具的因素占80%。

然而模具质量的好坏又直接与模具的设计与制造有很大关系。

随着国民经济领域的各个部门对塑件的品种和产量需求越来越大，产品更新换代周期越来越短，用户对塑件的质量要求也越高，因而模具制造与设计的周期和质量要求也相应提高，同时也正是由于这样才促进了塑料模具设计与制造技术不断向前发展。

就目前的形式看，可以说，模具技术，特别是设计与制造大型、精密、长寿命的模具技术，便成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志。

按制品所采用的原料不同，成型方法也不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金属压铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。

人们日常生活所用的制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成的。

就中国就有比较远大的市场，所以模具制造业已成为一个大行业。

在高分子材料加工领域中,用于塑料制品成形的模具,称为塑料成形模具,简称塑料模。

塑料模具的设计是模具制造中的关键工作。

通过合理设计制造出来的模具不仅能顺利地成型高质量的塑件，还能简化模具的加工过程和实施塑件的高效率生产，从而达到降低生产成本和提高附加价值的目的，塑料模的优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题。

塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活等方面获得广泛应用。

为了生产这些塑料制品必须设计相应的塑料模具。

在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模具设计对制品质量与产量，具有决定性的影响。

首先，模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品（或型材）尺寸精度、形状精度以及塑件的物理性能、内应力大小、表观质量与内在质量等，都起着十分重要的影响。

其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度，具有重要的影响。

再次，塑料模对塑件成本也有相当大的影响，除简易模外，一般来说制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此。

现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成型技术的“三大支柱”。

尤其是加工工艺要求、塑件使用要求、塑件外观要求，都起着无可替代的作用。

高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的效能。

此外，塑件生产与更新均以模具制造和更新为前提。

塑料模是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。

当塑料制品及其成形设备被确定后，由此可知，推动模具技术的进步应是刻不容缓的策略。

尤其是大型塑料模的设计与制造水平，常标志一个国家工业化的发展程度。

2.2我国塑料模具工业的现状

在中国，人们已经越来越意识到模具在制造中的重要基础地位，认识到模具技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。

我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平已有了较大提高。

在大型模具方面已能生产l8英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具。

精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。

如天津荣天和机电有限公司和烟台北极星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。

还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。

注塑模型腔制造精度可达0.02~0.05mm，表面粗糙度Ra0.2um，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达10~30万次，淬火钢模达50~100万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。

成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。

气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在29~34英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。

如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。

热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。

但总体上热流道的采用率不到10%,与国外的50~80%相比，差距较大。

在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UGII、美国ParametricTechnology公司的Pro/Engineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。

这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。

近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中科技大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件都具有适应国内模具的具体情况并能在微机上应用且价格较低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。

近年来，国内己较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如:

P20,3Cr2Mo,PMS,SMI、SMII等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。

塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。

但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%-80%相比，仍有很大差距[3]。

技术比较见表1。

表2.1国内外塑料模具技术比较表

项目

国内

国外

注塑模型腔精度

0.005~0.01mm

0.02~0.05mm

型腔表面粗糙度

Ra0.01~0.05um

Ra0.20um

非淬火钢模具寿命

10-60万次

10~30万次

淬火钢模具寿命

160~300万次

50~100万次

热流道模具使用率

80%以上

总体不足10%

标准化程度

70~80%

小于30%

中型塑料模生产周期

一个月左右

2~4个月

目前，全世界模具的年产值约为650亿美元，我国模具工业的产值在国际上排名位居第三位，仅次于日本和美国。

虽然近几年来，我国模具工业的技术水平己取得了很大的进步，但总体上与工业发达的国家相比仍有较大的差距。

我国模具工业起步晚，底子薄，与工业发达国家相比有很大的差距，但在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速。

据统计，我国现有模具生产厂近2万家，从业人员约50万人，“九五”期间的年增长率为13%。

2000年总产值为270亿元，占世界总量的5%。

但从总体上看，自产自用占主导地位，商品化模具仅为1/3左右。

国内模具生产仍供不应求，特别是精密、大型、复杂、长寿命模具，仍主要依赖进口。

目前，就整个模具市场来看，进口模具约占市场总量的20%左右，其中，中高档模具进口比例达40%以上。

因此，近年来我国模具发展的重点放在精密、大型、复杂、长寿命模具上，并取得了可喜的成绩，模具进口量逐渐下降，模具技术和水平也有长足的进步。

近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：

大型精密、复杂、长寿命等中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量增加较快，其能力提高显著；“三资”及私营企业发展迅速，尤其是“三资”企业目前已成为行业的主力军；股份制改造步伐加快，等等。

从地区分布来说，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，这2个省的模具产值已占全国总量的六成以上。

江苏、上海、山东、安徽等地目前发展态势也很好。

我国模具年生产总量虽然已位居世界第三，但设计制造水平在总体上要比工业发达国家落后许多，其差距主要表现在下列六方面：

（1）国内自配率不足80％，中低档模具供过于求，中高档模具自配率不足60％。

（2）企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构都不够合理。

（3）模具产品水平和生产工艺水平总体上比国际先进水平低许多，而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。

（4）开发能力弱，经济效益欠佳。

我国模具企业技术人员比例较低，水平也较低，不重视产品开发，在市场中常处于被动地位。

（5）模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低。

（6）与国际先进水平相比，模具企业的管理落后更甚于技术落后。

纵观发达国家对模具工业的认识与重视，我们感受到制造理念陈旧是我国模具工业发展滞后的直接原因。

模具技术水平的高低，决定着产品的质量、效益和新产品开发能力，它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。

因此，模具是国家重点鼓励与支持发展的技术和产业。

现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是国民经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。

提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。

模具标准件是模具基础，其大量应用可缩短模具设计制造周期，同时也显著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具质量。

早在1989年，在国务院颁布的《关于当前产业政策要点的决定》中，模具被列为机械工业技术改造序列的首位。

1997年以来，又相继把模具及其加工技术和设备列入《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》和《鼓励外商投资产业目录》。

经国务院批准，从1997年开始对部分模具企业实行了增值税返还