塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具设计及其加工制造对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。
本文介绍了注射成型的基本原理，特别是单分型面注射模具及设计所采用的哈夫模的结构与工作原理，针对所设计的方罩壳塑料容器注射模提出了基本的设计原则；详细介绍了普通流道注射模具浇注系统、温度调节系统和顶出系统的设计过程，并对模具型腔和模具结构进行详细的设计与计算。最后最后利用CAD系统标准软件对注射模进行装配图及相关的零件图进行设计。
关键词 : 注塑模 哈夫模 斜导柱 抽芯机构
在新世纪来到之际，我国模具工业的发展将面临新的机遇和挑战。回顾以往，展望未来，我们满怀信心期待模具技术在"十一五"期间有更快的发展。
1.1 我国模具技术的现状
我国模具工业从起步到飞跃发展，历经了半个多世纪，近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具水平有了较大提高。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件具为代表，我国主要汽车模具企业，已能生产部分轿车覆盖件模具。体现高水平制造技术的多工位级进模、覆盖面大增，已从电机、电铁芯片模具，扩大到接插件、电子零件、汽车零件、空调器散热片等家电零件模具上。塑料模已能生产34"、48"大展幕彩电塑壳模具，大容量洗衣机全套塑料模具及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具。塑 料模热流道技术更臻成熟，气体铺助注射技术已开始采用。压铸模方面已能生产自动扶梯整体梯级压铸 模及汽车后轿齿轮箱压铸模等。模具质量、模具寿命明显提高；模具交货期较前缩短。模具CAD/CAM/CAE技术相当广泛地得到应用，并开发出了自主版权的模具CAD/CAE软件。电加工、数控加工在模具制造技术发展上发挥了重要作用。
1.2我国模具技术的发展趋势
当前，我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况下，用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。因此，模具工业的发展的趋势是非常明显的。
1.2.1模具产品向大型化、精密化发展
模具产品成形零件的日渐大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔(如塑封模已达到一模几百腔)使模具日趋大型化。
随着零件微型化，以及模具结构发展的要求(如多工位级进模工位数的增加，其步距精度的提高)精密模具精度已由原来的5μm提高到2～3μm，今后有些模具加工精度公差要求在1μm以下，这就要求发展超精加工。
1.2.2多功能复合模具将进一步发展
新型多功能复合具是在多工位级进模基础上开发出来的。一套多功能模具除了冲压成 形零件外，还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。通过这种多劝能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件。如触头与支座的组件，各种小型电机、电器及仪 表的铁芯组件等。
1.2.3热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高
由于采用热流道技术的模具可提高制作的生产率和质量，并能大幅度节省制作的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国外热流道模具已有一半用上了热流道技术，有的厂甚至已达80%以上，效果十分明显。国内近几年已开始推广应用，但总体还达不到10%，个别企业已达到20%～30%。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。
1.2.4气体辅助注射模具和适应高压注射成形等工艺的模具将积极发展
气体辅助注射成形是一种塑料成形的新工艺，它具有注射压力低、制品翘曲变形少、表面好以及易于成形壁厚差异较大的制品等优点，可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。国外，已经较成熟。国内目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成形包括塑料熔体注射和气体(一般均采用氮气)注射成形两面部份，比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且气体辅助注射常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。
为了确保塑料件精度，将继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具。在注射成形中，影响成型件精度的最大因素是成型收缩，高压注射成型可强制树脂收缩率，增加塑件尺寸的稳定性。模具要求刚性好、耐高压。特别是精密模具的型腔应淬火，浇口密封性好，模具能准确控制。注射压缩成型技术，是在模具预先半开模状态或者在 锁模力保持中压或低压，模具在设定的打开量下，注射溶融树脂，然后以最大的锁模力进行 压缩成型，其效果是：(1)成型件局部内应力小；(2)可得到缩孔少的厚壁成型件；(3)对于塑件狭窄的部件也可注入树脂；(4)用小注射力能得到优良制品。该类模具的理想结构是：(1) 注射时树脂以低的流动阻力迅速充填型腔；(2)充填完后能立即遮断浇口部；(3)压缩作用应仅限于型腔部。
1.2.5快速经济模具的前景十分广阔
现在是多品种、少批量生产的时代，未来，这种生产方式占工业生产的比例 将达75%以上。一方面是制品使用周期短，品种更新快，另一方面制品的花样变化频繁，均要求模具的生产周期越快越好。因此，开发快速经济具越来越引起人们的重视。例如，研制 各种超塑性材料(环氧、聚脂等)制作或其中填充金属粉末、玻璃纤维等的简易模具：中、低 熔点合金模具、喷涂成型模具、快速电铸模、陶瓷型精铸模、陶瓷型吸塑模、叠层模及快速 原型制造模具等快速经济模具将进一步发展。快换模架、快换冲头等也将日益发展。另外，采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模技术也会得到发展和提高。
1.2.6模具标准件的应用将日渐广泛
使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。 因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件 规格品种，发展和完善联销网，保证供货迅速。
1.2.7模具使用优质材料及应用先进的表面处理技术将进一步受重视
在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在20%～30%之间，因此选用优质钢材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来说，要采用电渣 重熔工艺，努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或有特殊性能的模具钢。如采用粉末冶金工艺制作的粉末高速钢等。粉末高速钢解决了原来高速钢冶炼过程 中产生的一次碳化物粗大和偏析，从而影响材质的问题。其碳化物微细，组织均匀，没有材料方向性，因此它具有韧性高、磨削工艺性好、耐磨性高、长年使用尺寸稳定等特点，是一种很有发展前途的钢材。特别对形状复杂的冲件及高速冲压的模具，其优越性更加突出。这种钢材还适用于注射成型漆加玻璃纤维或金属粉末的增强塑料的模具，如型腔、形芯、浇口等主要部件。另外，模具钢品种规格多样化、产品精料化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要方向。
模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善普及常用表面处理方法，即扩渗如：渗碳、渗氮、渗硼、渗铬、渗钒外，应发展设备昴贵、工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。
1.2.8在模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术
模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。现在，全面普及CAD/CAM/CAE技术已基本成熟。由于模具CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件 价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，特别是微机的普及应用，更为广大模具企业普及模具CAD/CAM技术创造了良好的条伯。随着微机软件的发展和进步，技术培训工作也日趋简化。在普及推广模具CAD/CAM技术的过程中，应抓住机遇，重点扶持国产模具软件的开发和应用。
1.2.9高速铣削加工将得到更广泛的应用
国外近年来发展的高速铣削加工，主轴转速可达到40000～100000r/min,快速进给速 度可达到30～40m/min，换刀时间可提高到1～3s。这样就大幅度提高了加工效率，如在加 工压铸模时，可提高7～8倍，并可获得Ra≤10μm的加工表面粗糙度。形状精度可达10μm。 另外，还可加工硬度达60HRC的模块，形成了对电火花成形加工的挑战。因此，高速铣削加工技术的发展，促进了模具加工的发展，特别是对汽车、家电行业中大型腔模具制造方面注入了新的活力。
1.2.10模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展
模具表面的精加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具使 用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，我国目前仍以手工研磨抛光为主，不仅效率低(约占整个模具制造周期的1/3)，且工人劳动强度大，质量不稳定，制约了我国模具加工 向更高层次发展。因此，研究抛光的自动化、智能化是重要的发展趋势。日本已研制了数控 研磨机，可实现三维曲面模具研磨抛光的自动化、智能化是重要的发展趋势。日本已研制了数控研磨机，可实现三给曲面模具研磨抛光的自动化。另外，由于模具型腔形状复杂，任何一种研磨抛光方法都有一定局限性。应注意发展特种研磨与抛光、如挤压衍磨、电化学抛光、 超声抛光以及复合抛光工艺与装备，以提高模具表面质量。
1.2.11模具自动加工系统的研制和发展
随着各种新技术的迅速发展，国外已出现了模具自动加工系统。这也是我国长远发展 的目标。模具自动加工系统应有如下特征：多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。
1.3本章小结
确定我国现在模具现状和未来发展的趋势，国内外模具技术的对比、主要差距。计算机技术在模具制造中将进一步得到应用。
目 录
摘要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 我国模具技术的现状 1
1.2我国模具技术的发展趋势 1
1.2.1模具产品向大型化、精密化发展 1
1.2.2多功能复合模具将进一步发展 2
1.2.3热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高 2
1.2.4气体辅助注射模具和适应高压注射成形等工艺的模具将积极发展 2
1.2.5快速经济模具的前景十分广阔 3
1.2.6模具标准件的应用将日渐广泛 3
1.2.8在模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术 4
1.2.9高速铣削加工将得到更广泛的应用 4
1.2.10模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展 5
1.2.11模具自动加工系统的研制和发展 5
1.3本章小结 5
第2章 注射件材料的分析 6
2.1 材料特性 6
2.1.1典型应用范围: 6
2.1.2注塑模工艺条件: 6
2.1.3化学和物理特性 6
2.2 壁厚 9
2.3塑料制件的表面质量 9
2.4 本章小结 10
第3章 注塑机的选择 11
3.1注射机的选择 11
3.1.1 注塑机简介 11
3.1.2 注塑机基本参数 11
3.1.3塑件的的参数计算 12
3.2本章小结 13
第4章模具的设计 14
4.1分型面的确定 14
4.2型腔数目的确定 14
4.3模具材料的选择 15
4.4模架的确定 16
4.4.1标准模架简介 16
4.5凸凹模尺寸的确定 17
4.5.1凹模 17
4.5.2凸模 18
4.6成型零部件的工作尺寸计算 19
4.6.1塑件尺寸精度的影响因素 19
4.6.2凹模尺寸计算 21
4.6.3凸模尺寸计算 23
4.7浇注系统设计 25
4.7.1主流道 25
4.7.2分流道 26
4.7.3冷料穴 28
4.7.4浇口 28
4.7.5浇口套的设计 29
4.8斜销的参数和种类的确定 29
4.8.1斜销侧向分型与抽芯机构主要参数的确定 30
4.9导向机构设计 32
4.10 合模定位销 33
4.11顶出机构及支撑板 33
4.11.1 顶出机构 34
4.11.2推出零件的尺寸 34
4.11.3 支撑板的强度校核 36
4.12弹簧材料与性能 37
4.13本章小结 37
结论 39
参考文献 40
致谢 41
附录 42
