目 录
绪 论 …………………………………………………………… 第 一 章 产品工艺性分析………………………………………… 第 一 节 材料的分析………………………………………………. 第 二 节 塑料顾问分析…………………………………………… 第 三 节 结构工艺性分析………………………………………… 第 二 章 模具设计…………………………………………………… 第 一 节 初选注射成型机的型号和规格………………………… 第 二 节 拟定模具结构形式……………………………………… 第 三 节 检测参照零件…………………………………………… 第 四 节 确定收缩率……………………………………………… 第 五 节 分型面的建立…………………………………………… 第 六 节 模具体积块的建立……………………………………… 第 七 节 确定型腔数量及排列方式……………………………… 第 八 节 浇注系统的设计………………………………………… 第 九 节 生成凸凹模……………………………………………… 第 三 章 模具模座设计…………………………………………… 全文总结 ……………………………………………………………… 参考文献 ……………………………………………………………….. 致 谢 ………………………………………………………… 附 录 ………………………………………………………
绪 论
在当今世界上，高度发达的制造业技术已经成为衡量一个国家综合经济实力和科技水平的重要标志之一，成为一个国家在竞争激烈的国际市场上获胜的关键因素。中国已成为制造业大国，但还不是制造业强国。因此必须大力发展先进制造业。而首当其冲的便是素有“工业之父”之称的模具制造业。
我国的模具工业从起步到飞速发展，经历了半个多世纪。近年来有了很大发展，模具水平有了较大发展。但与国外先进技术相比还存在一定的差距，主要表现在：
1 高精度，高技术类模具产需矛盾突出，市场满足率有待进一步提高。 2 产品结构不平衡。按产值统计，冲压模远多于塑料模。而国外先进国家对发展塑料模很重视，占用比例相对较高。
3 企业结构不合理，专业化程度低，生产周期长。
4 先进模具技术深层次应用不足，模具寿命较低。模具工艺装备有待提高。鉴于此，我国模具工业的发展趋势是非常明显的：
1 模具产品发展将大型化、精密化，模具标准件的应用将日渐广泛， 快速经济的模具的前景非常广阔。
2模具使用优质材料及应用先进的表面硬化处理技术将进一步受重视。模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术。
3模具高速扫描及数字化系统将发挥更大的作用，模具自动加工系统制的发展将进一步深入。
1.1塑件分析
如图所示分别为塑件的三维立体图和二维工程图。该产品用于装放肥皂的日常用品，因此所用的塑料要具有奈磨，奈蚀等特性。本塑件表面光滑有光泽，由此可见该产品的表面粗糙度比较高。从整体来看没有什么孔和凹凸形状与垂直开模方向不一致，所以成型后的塑料制品可从模具中脱出，不需要设置侧抽芯机构。
1.2．分析塑件的工艺性
（1）塑件的尺寸精度分析 ：该塑件的尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，可按照MT5查取公差，其主要尺寸公差标注如下（单位均为mm ）。
0000 塑件的外形尺寸：1180
_1. 14、116_1. 14、114_1. 14、110_1. 14、18_0. 28。
+0. 4+1. 20. 20 内形尺寸：20、820、841
0、
. 48 孔尺寸：Φ60
0. 。
孔心距：96±0. 5。
（2）塑件表面质量分析 该塑件外形要求美观，色泽鲜艳，外表没、有斑点和熔接痕，经过比较和查找有关资料得，表面粗糙度可取R a 0.8um 。
（3）塑件几何形状和结构分析 塑件为椭圆回转体，壁厚和孔都符合最小要求。 综上所诉，该塑件可以采用注射加工成型。
2.1 Pro/ENGINEER模具设计的一般流程
Pro/ENGINEER模具设计的一般流程是先利用软件系统的零件模块构建产品三维模型，然后利用软件系统的模具型腔模块来设计模具构件。如上、下模型腔、浇注系统、顶出机构等，最后设计模架。
2.2 模型预处理
在创建模具模型之前，应当对设计模型进行预处理，其目的在于防止由于几何缺陷导致的分模失败，对模型作一定的调整和适应设计变更。
2.3 模型分析
在进行模具组件设计前对产品模型进行分析有利于提高模具设计的质量，它主要包括模型厚度检测、模型拔模检测和模流分析3大部分。
2.4 零件工艺性（材料性能及成型）分析
PE 是一种是塑料工业中产量最大的品种。按聚合时采用的压力不同可分为高压、中压、和低压三种。高压聚乙烯常用于制造塑料薄膜、软管和塑料瓶，根据肥皂盒的特征应该选用高压聚乙烯。高压聚乙烯结晶度和密度较低（故称低密度聚乙烯），且具有较好的柔韧性、耐冲击性及透明性。聚乙烯无毒、无味、呈乳白色。密度为0.91-0.96g/cm3，是结晶型塑料。聚乙烯和其他塑料相比其机械强度、表面硬度较低，弹性模量也不高。聚乙烯的绝缘性能优异，并耐稀硫酸、稀硝酸和任何浓度的其他酸以及各种浓度的碱、盐溶液，但不能耐浓硫酸和浓硝酸。聚乙烯有高度的耐水性，长期接触水其性能可保持不变。聚乙烯的可溶性较差，在室温下不溶解于一般溶剂。一般高聚乙烯的使用温度在800C 左右，聚乙烯能耐寒，在-600C 时仍有较好的机械性能，-700C 时仍有一定的柔软性。聚乙烯在热、光、氧气的作用下会发生老化，必须在聚乙烯塑料中加入稳定剂。
成型特点：聚乙烯的成型性能好，吸水性小，成型前可不预热。聚乙烯成型收缩率较大，且方向性明显，其注射方向的收缩率大于垂直方向的收缩率，易产生变形、缩孔。冷却速度慢，必须充分冷却。质软易脱模，缩件有浅的侧凹时可强行脱模。
2.5 明确塑件的生产批量及排列方式
该肥皂盒的公差等级为MT7，没有特殊尺寸及表面质量要求，虽然该工件结
构简单，分模容易，可以用一模一腔设计，但考虑到工件为大批量生产，采用一模二腔分模，虽然模具尺寸增大，导致成本有所提高，但生产效率较高，适应大批量生产的需要。考虑到模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计，模具的型腔的排列方式
2.6 计算塑件的体积和质量
因为该塑件材料为PE ，查表或产品说明书得知其密度为0.91～0.96 g/cm3，计算出其平均密度为0.935g/cm3。
1>调入模具参考模型
（1）在进行模型分析前，首先需要将参考模型调入模具模型中
[（模具）—（模具模型）—（装配）—（参考模型），此时系统弹出组件绝对精度提示对话框，单击确定按纽，接受系统给定的绝对精度值。
（2）为了使设计区的画面更简洁些，需要将参考模型自身的基准面和基准轴隐藏起来，选择模型树中的显示/层树命令，在组件列表中选择参考模型“BOARD-MOLD-REF.PRT ”，显示其图层情况，按住CTRL 键，隐藏DTM-CSYS 和DTM-PLAN 层，并且保存层状态。
2>模型厚度分析
（1）选择主菜单栏中的分析/厚度检查命令，在系统弹出的对话框中选择要进行厚度检查的零件。
（2）选择参考模型零件“BOARD-REF-PRT ”为厚度检查零件，选择MOLD-TOP 基准面为检查面。
（3）在模型分析对话框厚度选项中最大栏输入“2.5”、最小栏输入“0.002”，单击计算按纽，系统在结果栏给出检查面的最大和最小厚度均为否，即检查切面的最大厚度不超过“2.5”，而切槽处的最小厚度也不小于“0.002”。
3>模型拔模检测
塑件在模具中冷却时会产生收缩，并包紧模具型芯或型腔中的凸起部分，为了便于从型芯或型腔中顶出塑件，防止脱模时檫伤，甚至顶破塑件，在设计塑件时其脱模方向上应设置拔模斜度，并进行拔模检测，看是否符合脱模要求。
（1）从主菜单的分析命令中选择模具分析，弹出对话框，此时从类型列表中选择拔模检测，单击方向箭头按纽，选择参考模型为拔模检测零件。
（2）在对话框中的拔模角度处输入检测拔模角度“3”，单击计算按纽，此时参考模型外表面颜色为紫红色，即达到了设计的拔模角度“3”的要求，所以当型腔往上方开模时，浇注件没有干涉现象，也不会产生檫伤。
4>模流分析
Pro/ENGINEER系统除了提供模型厚度分析和模型拔模检测外，还提供强大的模流分析功能，可以仿真注塑时塑料在模具中的流动情形，如流动路径、填充质量、温度分布、压力分布、填充时间分布、最佳浇口位置及可能产生熔接痕和气泡缺陷的位置等。
(1)模流分析模块[Plastic Advisor]是在零件模块下运行的模块，所以首先在模型树中将装配进来的参考模型打开进入零件模块，{单击鼠标右键，选择模型树中的“BOARD-REF-PRT ”，在弹出的菜单中选择打开命令，进入零件模块}
Confidence of Fill 填充可行性
Quality Prediction 质量的检测
Cooling Quality 冷却质量
Surface Temp. Variance 表面的温度方差
第三章
3.1凹模和型芯径向尺寸的计算
（1） 凹模径向尺寸 已知塑件尺寸为（L s ）0
-∆, 磨损量为δs ，平均收缩率为
z S cp ，设凹模径向尺寸（L M ）δ，控平均值计算方法可得下式： 0
L M +δz ∆∆δc =（L s －）+ （L s －）S cp ％-2222
a 对于中小型塑件，取δ=∆6，δz =∆3，并将上式展开后略去微小项（∆2）
S cp %，则得型腔径向尺寸：
L M =Ls +Ls S cp －
算注制造公差后得：
LM =（L s +Ls S cp %－3∆）0
-δz 4
+∆
03∆ 4（2） 型芯的径向尺寸 已知塑件尺寸ｌs ，磨损量为δc ，平均收缩率为
S cp %，设型芯尺寸为（ｌM ）0
-δz ，经推导得型芯径向尺寸为：
LM =（ｌs +ｌs S cp %+3∆）40+
δz
（1） 凹模深度尺寸 已知塑件尺寸（H s ）0
-∆，平均收缩率S cp ，设凹模深度尺
寸为H M +δz 0按平均值计算方法可得下式：
HM +δz 2=（H s -∆2）+（H s -∆2）S cp %
HM = Hs -∆2-δz 2+ Hs Scp %－（∆2）S cp % 取δ=∆3，略去微小项（∆2）S cp %得下式：
H M = Hs +Hs S cp %-
标以制造公差得凹模深厚尺寸为：
2H M =（ Hs +Hs S cp %-∆）3+δz 02∆ 3
（2） 型芯高度尺寸 已知零件尺寸为H ，平均收缩率为S cp ，设型芯高度为ｈM ，
经推导得型芯高度尺寸为：
2 ｈM = （ Hs +Hs S cp %-∆）30-δz
聚乙烯的收缩率 S=（1.5～3.5）% δ=∆6 平均收缩率 Scp =
凹模有关尺寸计算
径向尺寸 Lm=[L(1+k)-(4) ∆]+δ =[118(1+0.025)-4×1.14]
+0. 19 =120.10 1. 14*16Smas +S min 1. 5+3. 5=%=2.5% 22
Lm 1=[L(1+k)-(4) ∆]+δ =[110(1+0.025)-4×1.14]
+0. 19 119.90
+1. 20*1
61. 14*16 Lm2=[L(1+0.025)-(34) ×1.20] =[86(1+0.025)-4×1.20]+0. 2
+0. 2 =87.30
深度尺寸 Hm=[H(1+k)-(3) ∆]+8
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绪 论 …………………………………………………………… 第 一 章 产品工艺性分析………………………………………… 第 一 节 材料的分析………………………………………………. 第 二 节 塑料顾问分析…………………………………………… 第 三 节 结构工艺性分析………………………………………… 第 二 章 模具设计…………………………………………………… 第 一 节 初选注射成型机的型号和规格………………………… 第 二 节 拟定模具结构形式……………………………………… 第 三 节 检测参照零件…………………………………………… 第 四 节 确定收缩率……………………………………………… 第 五 节 分型面的建立…………………………………………… 第 六 节 模具体积块的建立……………………………………… 第 七 节 确定型腔数量及排列方式……………………………… 第 八 节 浇注系统的设计………………………………………… 第 九 节 生成凸凹模……………………………………………… 第 三 章 模具模座设计…………………………………………… 全文总结 ……………………………………………………………… 参考文献 ……………………………………………………………….. 致 谢 ………………………………………………………… 附 录 ………………………………………………………
绪 论
在当今世界上，高度发达的制造业技术已经成为衡量一个国家综合经济实力和科技水平的重要标志之一，成为一个国家在竞争激烈的国际市场上获胜的关键因素。中国已成为制造业大国，但还不是制造业强国。因此必须大力发展先进制造业。而首当其冲的便是素有“工业之父”之称的模具制造业。
我国的模具工业从起步到飞速发展，经历了半个多世纪。近年来有了很大发展，模具水平有了较大发展。但与国外先进技术相比还存在一定的差距，主要表现在：
1 高精度，高技术类模具产需矛盾突出，市场满足率有待进一步提高。 2 产品结构不平衡。按产值统计，冲压模远多于塑料模。而国外先进国家对发展塑料模很重视，占用比例相对较高。
3 企业结构不合理，专业化程度低，生产周期长。
4 先进模具技术深层次应用不足，模具寿命较低。模具工艺装备有待提高。鉴于此，我国模具工业的发展趋势是非常明显的：
1 模具产品发展将大型化、精密化，模具标准件的应用将日渐广泛， 快速经济的模具的前景非常广阔。
2模具使用优质材料及应用先进的表面硬化处理技术将进一步受重视。模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术。
3模具高速扫描及数字化系统将发挥更大的作用，模具自动加工系统制的发展将进一步深入。
1.1塑件分析
如图所示分别为塑件的三维立体图和二维工程图。该产品用于装放肥皂的日常用品，因此所用的塑料要具有奈磨，奈蚀等特性。本塑件表面光滑有光泽，由此可见该产品的表面粗糙度比较高。从整体来看没有什么孔和凹凸形状与垂直开模方向不一致，所以成型后的塑料制品可从模具中脱出，不需要设置侧抽芯机构。
1.2．分析塑件的工艺性
（1）塑件的尺寸精度分析 ：该塑件的尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，可按照MT5查取公差，其主要尺寸公差标注如下（单位均为mm ）。
0000 塑件的外形尺寸：1180
_1. 14、116_1. 14、114_1. 14、110_1. 14、18_0. 28。
+0. 4+1. 20. 20 内形尺寸：20、820、841
0、
. 48 孔尺寸：Φ60
0. 。
孔心距：96±0. 5。
（2）塑件表面质量分析 该塑件外形要求美观，色泽鲜艳，外表没、有斑点和熔接痕，经过比较和查找有关资料得，表面粗糙度可取R a 0.8um 。
（3）塑件几何形状和结构分析 塑件为椭圆回转体，壁厚和孔都符合最小要求。 综上所诉，该塑件可以采用注射加工成型。
2.1 Pro/ENGINEER模具设计的一般流程
Pro/ENGINEER模具设计的一般流程是先利用软件系统的零件模块构建产品三维模型，然后利用软件系统的模具型腔模块来设计模具构件。如上、下模型腔、浇注系统、顶出机构等，最后设计模架。
2.2 模型预处理
在创建模具模型之前，应当对设计模型进行预处理，其目的在于防止由于几何缺陷导致的分模失败，对模型作一定的调整和适应设计变更。
2.3 模型分析
在进行模具组件设计前对产品模型进行分析有利于提高模具设计的质量，它主要包括模型厚度检测、模型拔模检测和模流分析3大部分。
2.4 零件工艺性（材料性能及成型）分析
PE 是一种是塑料工业中产量最大的品种。按聚合时采用的压力不同可分为高压、中压、和低压三种。高压聚乙烯常用于制造塑料薄膜、软管和塑料瓶，根据肥皂盒的特征应该选用高压聚乙烯。高压聚乙烯结晶度和密度较低（故称低密度聚乙烯），且具有较好的柔韧性、耐冲击性及透明性。聚乙烯无毒、无味、呈乳白色。密度为0.91-0.96g/cm3，是结晶型塑料。聚乙烯和其他塑料相比其机械强度、表面硬度较低，弹性模量也不高。聚乙烯的绝缘性能优异，并耐稀硫酸、稀硝酸和任何浓度的其他酸以及各种浓度的碱、盐溶液，但不能耐浓硫酸和浓硝酸。聚乙烯有高度的耐水性，长期接触水其性能可保持不变。聚乙烯的可溶性较差，在室温下不溶解于一般溶剂。一般高聚乙烯的使用温度在800C 左右，聚乙烯能耐寒，在-600C 时仍有较好的机械性能，-700C 时仍有一定的柔软性。聚乙烯在热、光、氧气的作用下会发生老化，必须在聚乙烯塑料中加入稳定剂。
成型特点：聚乙烯的成型性能好，吸水性小，成型前可不预热。聚乙烯成型收缩率较大，且方向性明显，其注射方向的收缩率大于垂直方向的收缩率，易产生变形、缩孔。冷却速度慢，必须充分冷却。质软易脱模，缩件有浅的侧凹时可强行脱模。
2.5 明确塑件的生产批量及排列方式
该肥皂盒的公差等级为MT7，没有特殊尺寸及表面质量要求，虽然该工件结
构简单，分模容易，可以用一模一腔设计，但考虑到工件为大批量生产，采用一模二腔分模，虽然模具尺寸增大，导致成本有所提高，但生产效率较高，适应大批量生产的需要。考虑到模具成型零件和抽芯结构以及出模方式的设计，模具的型腔的排列方式
2.6 计算塑件的体积和质量
因为该塑件材料为PE ，查表或产品说明书得知其密度为0.91～0.96 g/cm3，计算出其平均密度为0.935g/cm3。
1>调入模具参考模型
（1）在进行模型分析前，首先需要将参考模型调入模具模型中
[（模具）—（模具模型）—（装配）—（参考模型），此时系统弹出组件绝对精度提示对话框，单击确定按纽，接受系统给定的绝对精度值。
（2）为了使设计区的画面更简洁些，需要将参考模型自身的基准面和基准轴隐藏起来，选择模型树中的显示/层树命令，在组件列表中选择参考模型“BOARD-MOLD-REF.PRT ”，显示其图层情况，按住CTRL 键，隐藏DTM-CSYS 和DTM-PLAN 层，并且保存层状态。
2>模型厚度分析
（1）选择主菜单栏中的分析/厚度检查命令，在系统弹出的对话框中选择要进行厚度检查的零件。
（2）选择参考模型零件“BOARD-REF-PRT ”为厚度检查零件，选择MOLD-TOP 基准面为检查面。
（3）在模型分析对话框厚度选项中最大栏输入“2.5”、最小栏输入“0.002”，单击计算按纽，系统在结果栏给出检查面的最大和最小厚度均为否，即检查切面的最大厚度不超过“2.5”，而切槽处的最小厚度也不小于“0.002”。
3>模型拔模检测
塑件在模具中冷却时会产生收缩，并包紧模具型芯或型腔中的凸起部分，为了便于从型芯或型腔中顶出塑件，防止脱模时檫伤，甚至顶破塑件，在设计塑件时其脱模方向上应设置拔模斜度，并进行拔模检测，看是否符合脱模要求。
（1）从主菜单的分析命令中选择模具分析，弹出对话框，此时从类型列表中选择拔模检测，单击方向箭头按纽，选择参考模型为拔模检测零件。
（2）在对话框中的拔模角度处输入检测拔模角度“3”，单击计算按纽，此时参考模型外表面颜色为紫红色，即达到了设计的拔模角度“3”的要求，所以当型腔往上方开模时，浇注件没有干涉现象，也不会产生檫伤。
4>模流分析
Pro/ENGINEER系统除了提供模型厚度分析和模型拔模检测外，还提供强大的模流分析功能，可以仿真注塑时塑料在模具中的流动情形，如流动路径、填充质量、温度分布、压力分布、填充时间分布、最佳浇口位置及可能产生熔接痕和气泡缺陷的位置等。
(1)模流分析模块[Plastic Advisor]是在零件模块下运行的模块，所以首先在模型树中将装配进来的参考模型打开进入零件模块，{单击鼠标右键，选择模型树中的“BOARD-REF-PRT ”，在弹出的菜单中选择打开命令，进入零件模块}
Confidence of Fill 填充可行性
Quality Prediction 质量的检测
Cooling Quality 冷却质量
Surface Temp. Variance 表面的温度方差
第三章
3.1凹模和型芯径向尺寸的计算
（1） 凹模径向尺寸 已知塑件尺寸为（L s ）0
-∆, 磨损量为δs ，平均收缩率为
z S cp ，设凹模径向尺寸（L M ）δ，控平均值计算方法可得下式： 0
L M +δz ∆∆δc =（L s －）+ （L s －）S cp ％-2222
a 对于中小型塑件，取δ=∆6，δz =∆3，并将上式展开后略去微小项（∆2）
S cp %，则得型腔径向尺寸：
L M =Ls +Ls S cp －
算注制造公差后得：
LM =（L s +Ls S cp %－3∆）0
-δz 4
+∆
03∆ 4（2） 型芯的径向尺寸 已知塑件尺寸ｌs ，磨损量为δc ，平均收缩率为
S cp %，设型芯尺寸为（ｌM ）0
-δz ，经推导得型芯径向尺寸为：
LM =（ｌs +ｌs S cp %+3∆）40+
δz
（1） 凹模深度尺寸 已知塑件尺寸（H s ）0
-∆，平均收缩率S cp ，设凹模深度尺
寸为H M +δz 0按平均值计算方法可得下式：
HM +δz 2=（H s -∆2）+（H s -∆2）S cp %
HM = Hs -∆2-δz 2+ Hs Scp %－（∆2）S cp % 取δ=∆3，略去微小项（∆2）S cp %得下式：
H M = Hs +Hs S cp %-
标以制造公差得凹模深厚尺寸为：
2H M =（ Hs +Hs S cp %-∆）3+δz 02∆ 3
（2） 型芯高度尺寸 已知零件尺寸为H ，平均收缩率为S cp ，设型芯高度为ｈM ，
经推导得型芯高度尺寸为：
2 ｈM = （ Hs +Hs S cp %-∆）30-δz
聚乙烯的收缩率 S=（1.5～3.5）% δ=∆6 平均收缩率 Scp =
凹模有关尺寸计算
径向尺寸 Lm=[L(1+k)-(4) ∆]+δ =[118(1+0.025)-4×1.14]
+0. 19 =120.10 1. 14*16Smas +S min 1. 5+3. 5=%=2.5% 22
Lm 1=[L(1+k)-(4) ∆]+δ =[110(1+0.025)-4×1.14]
+0. 19 119.90
+1. 20*1
61. 14*16 Lm2=[L(1+0.025)-(34) ×1.20] =[86(1+0.025)-4×1.20]+0. 2
+0. 2 =87.30
深度尺寸 Hm=[H(1+k)-(3) ∆]+8