摘要
模具是汽车、电子、电器、航空、仪表、轻工、塑料、日用品等工业生产的重要工艺装备，模具工业是国民经济的基础工业。所以发展模具工业对于国民经济有着重要意义，其中注塑模具对于人们日常生活中的用品影响更为广泛。对于塑料制品的使用者来说，在满足其应有功能的同时，又希望能够时尚美观。这时候就要运用工业设计的思路，将思维发散，设计出既美观又满足其功能性的塑料制品。这里以塑料笔筒为例，进行造型和注塑模具的设计。 关键词：工业设计，注塑模具
Abstract
铝合金拉手The mould is an important technical equipment of automobile, electronic, electrical, aerospace, instruments, light industry, plastics, daily necessities such as industrial production, the mold industry is the fundamental industry of national economy. So the development of die and mould industry has important significance for the national economy, the effect of injection mould for people in daily life supplies more widely. For plastic products users, to meet the due function at the same time, also hope to be able to fashion and beauty. And this is the time to use industrial design ideas, the divergent thinking, design is beautiful and meet their functional plastic products. Here to plastic container as an e
大聚合
xample, the modeling and design of injection mold.
Key words: Industrial design, injection mold
1前言
1.1模具设计制造技术的性质和特点
模具的设计和制造方法形式很多，有高端的技术含量，完整的生产工艺，所涉及的生产条件多，广泛的应用等几个方面。另外，模具设计制造能力对生产者的职业素养和业务能力要求也很高。模具设计制造技术主要有这样两个方面的主要特点：一，模具产品是单件生产的，也就是模具是根据成品与成品的结构要求设计和制造的专用成型设备；二，模具设计制造的关键是设计制造凸模、凹模和其他成型零件的独立工艺流程，和模具设计制造工艺过程的优化设计与材料节约技术。如今，中国的塑料业在加工生产以及研究领域都取得了很好的成就。塑料相关产业的加工生产已经作为一种支柱产业在轻工业中占据重要的地位。近年来，其增长速度可观，基本以10% 的比例增长，完成了大幅度的经济效益的创收。其中一些达到规模的塑料加工生产的相关企业达到了年产值在轻工业中排行第三的不俗地位。在产品销售上达到97% 左右的销售率，在轻工业中远高于其他产业。这些都元→例外地显示出塑料加工生产相关产业的发展势头十分强劲。
1.2 模具在现代化工业生产中的影响
现代化工业生产中60%-90%的加工产品是由模具来生产的，模具可以说是现代化工业发展的基石。模具品质的优劣对产品质量有着直接的影响，进而影响这人民的日常生活。研发模具技术，提升模具设计水平，有着特别重要的意义，它可以促进国民经济的繁荣。因此，德国称模具为“金属加工中的帝王”，视模具工业为“关键工业”；美国称模具为“美国工业的基石”，视模具工业为“不可估量的工业”；日本称模具为“促进社会富裕的原动力”，视模具工业为“整个工业发展的秘密”。模具工业是国民经济的不可缺少的基础工业。只有提升模具技术模具工业才能发展，模具技术还受到多学科的交叉影响。由于模具是一种高附加值和技术密集型产业，模具设计制造水平的高低已是评价一个国家制造水平的主要指标。近年来，中国塑料模发展速度非常快，目前，塑料模具在整个模具行业中所占比重约30%，塑料产品已成为日常用品的必需品。模具工业是国民经济的基础产业，模具工业的发展水平标志着一个国家的工业水平及产品开发能力。改革开放３０多年来，我国已成为各类模具的使用大国。
1.3塑料制品
塑料制品生产中高达80% 是注塑成型加工的，在人们平常的生活和生产活动中会普遍运用塑料制品，家用电器、食品包装、装饰艺术、汽车表面零件、大型设备相关件，都会见到塑料制品，其在国民生活中具有重大意义。塑料注射模具的设计精度和应用寿命对塑料制品的质量和有关生产者的经济收益有直接影响。制造热塑性塑料制品的模具一般是塑料注射模具，而且是在和它们相配套的塑料注射机上进行成型塑料产品。所用注射机类型可分为以下几类，有卧式、立式或角式，塑料模具经注射机注
射，在几种注射机中卧式塑料注射机在塑料制品生产中应用最广泛。
在塑料制品生产中，注射成型是最常用的方法之一。虽然注射成型得到了较为广泛的应用，但是在实际生产中经常出现由于设计经验不足、塑料件结构复杂、注射成型工艺影响因素多等原因造成塑料件不合格。成型时的各种缺陷造成塑料件的不合格．常见的塑料件缺陷有：充填不足、飞边、缩孔、气泡、熔接痕等。造成注塑件这些缺陷的原因非常复杂，有时很多原因相互影响，要准确确定缺陷产生的原因有一定的困难。但总体可分为由于注塑成型设备、注塑成型工艺及注塑模设计三个方面选择和设计不当而引起的缺陷。
1.4 CAD\CAE技术下的模具设计
传统的模具设计是经过概念设计——分析——样品生产——分析——设计——分析——生产，才最后得出某些复杂的模具形状。由于计算机技术的发展，CAD/CAE 技术逐渐代替了传统技术上的模具设计理念，使得模具在未进行真实的制造(甚至样品制造)时就已经由计算机软件进行了准确的产品设计、产品分析和制造过程模拟仿真。CAE技术在模具设计制造之前，在应用软件上模拟出成型零件在模具中制造成型的完整过程，向用户展示模具结构设计、工艺条件状况是否可行，并向用户提供模具设计工艺的最佳方案，其可靠性已超过80%，模具设计周期和模具生产周期减少了40%，并提升模具品质和最终产品的成功率，以此来大幅度减少生产成本，提示零件的市场竞争能力。因此在模具的设
计制造过程中，运用先进的CAD/CAE方法进行模具设计能够节省时间和人力物力，并且最重要的是保证了产品加工后的精确度，使试模的次数减少了，使模具的设计及生产的周期缩短了。
溶洞处理
近年来，塑料注射成型CAE 技术不论是在理论上还是在应用上都取得了长足进展，数学模型经历了一维、二维、中性层和目前的实体/ 表面模型，数值模拟的真实感和准确度显著提高，软件覆盖面不断扩大，能成功分析以往无法处理的大型复杂制品(如电视机外壳、洗衣机筒等) 。
2塑件分析
2.1设计思路
集束天线塑料产品已成为日常用品的必需品，现今是追求个性化的年代，笔筒是学生和办公室人士的常用物品。这类物品，放在办公桌上一方面作为有实用性的笔筒，盛放文具；另一方面可以装饰和美化环境，所以使用者对有个性化特点的产品很感兴趣。所以经过对市面常见笔筒的调查和参考，结合工业设计思路和创业，设计出以下三个个性化造型的笔筒，并选择其中一个进行注塑模具的设计制造。
2.2造型及创意
（1）T恤衫形笔筒
此笔筒参照日常生活中的衣服T恤衫进行设计，外形部分类似一件服装，包括衣袖和腰身部分，内部设计成中空形，从“T恤”的领口开口，为笔筒的筒口，文具从领口放入笔筒，底部为平底略带弧形（见图1-1）。符合初始设计思路，既满足其作为笔筒的功能性，又有一定的艺术样式，摆放在桌面上能有一定的美化作用。
图1-1
（2）书柜形笔筒
这件笔筒参考组合家具中的书柜或者写字台，笔筒部分设计成两个筒腔，样式为一高一低的形式。从正面看低的部分为“写字台”的桌面部分，参照图1-2可看到正面还有一个抽屉的造型。而高的筒腔就是“写字台”的柜子部分，这样设计的好处是一方面比较美观，另一方面，可以分成一高一低两个笔筒腔体，在摆放文具时，可以将不同文具分开摆放，便于将不同文具区分和寻。
图1-2
单向离合器轴承（3）卡通镂空笔筒
这件笔筒的设计主要创意是筒身有一个卡通人物的脸型镂空（见图1-3），其主要外形比较简单，与市面上普通笔筒一样，为圆柱形杯子形状，一端开口中空，里面放文具。这样的笔筒也比较常见，起造型比较常规，但功能比较实用。镂空造型，一方面节省塑料，另一方面美化笔筒造型。
浮选机叶轮盖板
图1-3
2.3制造模具的塑件
综合考虑设计的创意和美观，以及实现的可能性，最终选择第二个书柜形笔筒进行最终的注塑模具设
计。其具体结构图见1-4。
图1-4
2.4塑料的成型特性及工艺参数
PVC材料名称是聚氯乙烯，它具有稳定；不易被酸、碱腐蚀；对热比较耐受等特性，在屈折处会出现白花现象。常见制品：板材、管材、鞋底、玩具、门窗、电线外皮、文具等。是一中使用一个氯原子取代聚乙烯中的一个氢原子的高分子材料。
PVC塑料甚至有时具有金属管无法比拟的优点：抗腐蚀能力强，耐久性好；重量轻，安装运输方便；原料丰富，造价低等等。所以国外发达国家从四十年代开始，在工业上尝试用PVC塑料取代金属管材，后经逐步完善，取得良好效果，而我国在这方面几乎还是空白，虽做过少量尝试，但由于思想观念落后和缺乏技术指导而没有进展。
硬质聚氯乙烯作为耐久性结构材料，其应用日益广泛。为得到高品质树脂专用料的产品，人们至今仍致力于其加工性能、力学性能以及耐候性能等方面的改性研究。其中形形的的弹性体增韧和近年来研究非常活跃的非弹性体增韧改性尤其引人
注目。
聚氯乙烯(PVC) 是一种产量高、应用广、性能优良的通用工程塑料。其硬制品如各种管材、板材和型材，广泛应用于工业、农业及日常生活等各个领域。但PVC 流变性差，硬制品存在抗冲性能差等缺点。
硬质聚氯乙烯（PVC）加工的低发泡板材是近年来新兴的装潢及包装材料，具有隔音、减震、阻燃、防腐以及加工性能良好等众多优良性能，是理想的以塑代木产品。在我国国民经济迅速发展、国内需求旺盛特别是房地产和汽车行业的快速增长等因素的推动下，我国的聚氯乙烯（PVC）工业保持着快速增长的势头。
聚氯乙烯(PVC)是用量仅次于聚乙烯(PE)的塑料材料，且PVC产品的需求量仍在持续增长。采用PVC涂层的织物具有价格低廉，耐水、耐酸且尺寸稳定等优点。
聚氯乙烯（PVC)
密度：1.35-1.45 收缩率：0.1-0.5
模具温度：40-50 料筒温度160-190
注射压力：80-130 壁厚1.5-5.0
流程L=450
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