《模具设计与制造》专业适用
XXXX学院模具教研室
XXXX年XX月
一、课程的目的
塑料模具设计综合实训是学生在完成《塑料成型工艺与模具设计》课程后进行的一项重要的实践性教学环节。本实训课程分两个环节，第一个环节是塑料模具拆装实训，第二环节是塑料模具课程设计，通过本实训课程的学习，可使学生对模具的典型结构、塑件工艺分析、模具方案确定、注射工艺设计、模具零件结构设计、模具加工工艺路线，模具装配和调试等能力得到综合锻炼，并达到如下教学目的：
(1) 复习、巩固所学的理论知识；
(2) 加深理解塑料模具典型结构、塑料模具典型结构的构造，加深理解各零部件之间的相互关系；
(3) 了解模具生产加工的全过程和模具生产的组织管理方法；
(4) 掌握塑件工艺分析、模具方案确定；
(5) 掌握注射工艺设计；
(6) 掌握模具零件结构设计；
(7) 熟悉模具模具总装图和零件图的绘制；
(8) 掌握并独立完成中等模具设计过程和步骤；
(9) 掌握模具的装配和调试。
二、课程的任务
2.1 塑料模具拆装实训任务
学生对塑料模具典型结构分析、拆解和组装模具、理解各零部件的装配关系和工作原理。具体要求如下。
(1) 分析模具典型结构；
(2) 拆解模具和记录各零部件相互关系和编制序号；测量零件尺寸；
(3) 绘制模具总装图；
(4) 重新组装模具；
(5) 分析型芯与型腔结构，模具构造等
(6) 编写实训小结。
2.2 塑料模具课程设计
(1) 编制模塑成型工艺规程。
(2) 绘制注射模装配图。
(3) 绘制非标准模具零件图。
(4) 编写技术总结报告（或设计说明书）。
本课程成绩评定按模具拆装实训环节占40%，模具课程设计环节占60%计算。
三、模具拆装实训操作
3.1 组织准备
1． 安全操作规程
由于模具制作实训既要进行理论设计，还要自己动手加工，装配及调试。而由于学生缺乏实际操作经验、加之实际操作的机床种类较多，故安全问题极为重要。学生必须认真学习，严格执行有关的安全操作规程。
学生进入实训时，一律穿紧袖工作服和长裤，不准穿拖鞋和高跟鞋, 操作旋转机械、工具时严禁戴手套。
装拆前要了解模具的结构；
装模前检查是否已按图或资料做足；
清洁干净各工件，对清楚号码；
检查有无漏装零件，螺丝有无收紧；
有无碰花或碰崩口，检查运水；
滑动部位要顺畅及上润滑油；
装完再全面检查一次；
拆完的零件要分类摆放，做好保护；
结束前收拾好工具，整洁场地，关闭电源。
2． 实训的计划安排
每九个人为一组，按学号1-9为一组，如此类推；考虑实训室的场地，每期实训时间为2周（如表1）。
分工合作，根据教师指导要求操作，分别完成模具的拆解、零件编号、绘制零件草图、模具总装图、组装模具。
表1模具拆装实训进程表
天 次
任 务
第1-2天
分组，明确任务，学习安全操作规程，制定计划；分析模具结构，拆卸模具各零件，按各零件拆卸顺序记录序号，测绘模具零件；
第2-3天
绘制模具装配草图和零件草图；
第3-5天
画出模具总装图和零件图（总装图按教材的要求）
第6-8天
画出模具总装图和零件图（总装图按教材的要求）；写实训报告；
第9-10天
组装模具，技能考核。
注：该进程是按模具拆装的实际天数编排的，因实际操作的需要，有些工作可穿插进行。
3.2 实训考核
模具拆装实训开始之前，要求学生在明确实训任务的基础上，了解模具拆装实训考核的具体进程和考核的具体项目，使学生做到心中有数，以达到提高实训效果之目的。
模具拆装实训的考核建议采用实训小组组内考核和指导教师考核相结合的方法进行。各考核项目的成绩评定为：
(1) 规范操作和完成任务占40%
(2) 操作记录完整占10%
(3) 模具总装图的正确性、完整性30%
(4) 实训态度、考勤情况和安全行为20%
其中安全行为一项实行“一票否决制”，如发生责任事故，依其后果和性质可直接评定为“不及格”。
3.3 模具拆装
3.3.1 常用的装模工具
1．平行夹头
平行夹头一般成对使用。其作用是将两块或两块以上的平行模板夹在一起引孔，或装配调整模具时夹紧有关装配件。平行夹头结构见图3-1。
2．平行垫块
即等高垫铁（图3-2）。其作用主要为：
图3-1 平行夹头
（1）用作钻床上将待加工零件垫高至一定高度后进行钻孔。如用平行夹头夹住各模板之后，就不能
直接放在钻床工作台上钻孔，而必须用平行垫铁将工件垫起一定的高度后才能钻孔；
（2）调节冷冲模上下模的距离控制凸模入进凹模的
浓度或塑料动定模之间的距离，以便进一步调整凸凹模
的间隙。
3．撬杠
撬杆主要是利用杠杆原理，手柄B处仅需较小的力就可使A处产生较大的撬开力，使合拢的模具或模板打开，仅装模时调整用。撬杠形状如图3-3。
4．铜棒
图3-3 撬杠
主要是利用铜料较软的特点，模具装配时用其敲打待装配的模具零件，可使模具零件不爱受损伤。5．其他常用工具
主要有游标卡尺、角尺、内六角扳手、台虎钳、锤子、铜棒等常用钳工工具。
3.3.2 塑料模具的拆卸
1、实训准备
⑴、拆装模具的类型：塑料注射模。
⑵、拆装工具：游标卡尺、角尺、内六角扳手、台虎钳、锤子、铜棒等常用钳工工具。
⑶、小组人员分工：同组人员对拆卸、观察、测量、记录、绘图等分工负责。
⑷、工具准备：领用并清点拆卸和测量所用的工具，了解工具的使用方法及使用要求，将工具摆放整齐。实验结束时，按清单清点工具，交指导老师验收。
⑸、熟悉实验要求：要求复习有关理论知识，详细阅读本指导书，对实验报告所要求的内容在实训过程中作详细的记录。拆装实训时带齐绘图仪器和纸张。
2、观察分析
接到具体要拆装的模具后，需对下述问题进行观察和分析，并作好记录：
①、模具类型分析
对给定模具进行模具类型分析与确定。
②、塑件分析
根据模具分析确定被加工零件的几何形状及尺寸。
③、模具的工作原理
要求分析其浇注系统类型、分型面及分型方式、顶出方式等。
④、模具的零部件
模具各零部件的名称、功用、相互配合关系。
⑤、确定拆装顺序
拆卸模具之前，应先分清可拆卸和不可拆卸件，制定拆卸方案，提请指导老师审查同意后方可拆卸。
一般先将动模和定模分开，分别将动、定模的紧固螺钉拧松，再打出销钉，用拆卸工具将模具各主要板块拆下，然后从定模板上拆下主浇注系统，从动模上拆下顶出系统，拆散顶出系统各零件，从固定板中压出型芯等零件，有侧向分型抽芯机构时，拆下侧向分型抽芯机构的各零件。
具体针对各种模具须具体分析其结构特点，采用不同的拆卸方法和顺序。
3、拆卸模具
①、按拟定的顺序进行模具拆卸
要求体会拆卸联结件的用力情况，对所拆下的每一个零件进行观察，测量并作记录。记录拆下零件的位置，按一定秩序摆放好，避免在组装时出现错误或漏装零件。
②、测绘主要零件
从模具中拆下的型芯、型腔等主要零件要进行测绘。要求测量尺寸、进行粗糙度估计、配合精度测估，画出零件图，并标注尺寸及公差。（公差按要求估计）。
③、拆卸注意事项
准确使用拆卸工具和测量工具，拆卸配合件时要分别采用拍打、压出等不同方法对待不同配合关系的零件。注意保护受力平衡，不可盲目用力敲打，严禁用铁锒头直接敲打模具零件。不可拆卸的零件和不宜拆卸的零件不要拆卸，拆卸过程中特别强调注意同学们的自身安全及不损坏模具各器械。拆卸遇到困难时分析原因，并可请教指导老师。遵守课堂纪律，服从教师安排。
4、组装模具
①、拟定装配顺序
以先拆的零件后装、后拆的零件先装为一般原则制定装配顺序。
②、按顺序装配模具
按拟定的顺序将全部模具零件装回原来的位置。注意正反方向，防止漏装。其它注意事项与拆卸模具相同，遇到零件受损不能进行装配时应学习用工具修复受损零件后再装配。注意模具的防锈保护。
③、装配后的检查
观察装配后的模具和拆卸前是否一致，检查是否有错装或漏装等。
④、绘制模具总装草图
绘制模具草图时在图上记录有关尺寸
3.3.3审定模具图纸
1. 审查模具装配关系
(1) 检查模具的工作原理能否保证零件准确成形；
(2) 检查装配图的表达是否清楚、正确、合理；
(3) 检查相关零件之间的装配关系是否正确；
(4) 检查总本技术要求是否正确，完整及能否达到；
(5) 检查装配图的序号，标题栏，明细表是否正确完整。
2. 审查模具零件图
(1) 检查零件图与装配图的结构是否相符；
(2) 检查相关零件的结构与尺寸是否吻合；
(3) 检查零件图的投影关系户是否正确，表达是否清楚；
(4) 检查零件的形状尺寸是否完整、正确；
(5) 检查零件的制造公差是否完整、合理；
(6) 检查零件的粗糙度是否完整、合理；
(7) 检查零件的材料及热处理是否完整、合理；
(8) 检查其他技术要求是否完整，能否达到。
四、塑料模具设计
4.1.1 塑料模具设计步骤
塑料模具设计的步骤见下图：
用CAD/CAM软件完成模具的设计、装配图和零件图的绘制
1、塑料模塑工艺设计见表2
表2. 注射模塑工艺设计的基本内容
了解塑件所用的塑料种类及其性能
通常用户已规定了塑料的品种，设计人员必须充分地掌握材料的种类和成型特性：
1、所用塑料是热塑性还是热固性以及其它的树脂名称；
2、所用塑料的成型工艺性（流动性、收缩率、吸湿性、结晶性、比容、热敏性、腐蚀性等）。
分析塑件的结构工艺性
用户提供有塑件数据，有塑件图形或塑件实物模型，随着CAD技术的应用，也有提供塑件的CAD数据。根据这些数据作如下分析：
1、塑件的用途，使用和外观要求，各部分的尺寸和公差、精度和装配要求。
2、根据塑件的几何形状（壁厚、加强筋、孔、嵌件、螺纹等）、尺寸精度、表面粗糙度，分析是否满足成型工艺的要求。
3、如发现塑件某些部位结构工艺性差，可提出修改意见，在取得相关人员的意见后，方可进行修改。
4、初步考虑成型工艺方案，分型面、浇口形式及模具结构。
确定成型设备的规格和型号
1、根据所用塑件的类型和重量、塑件的生产批量、成型面积大小、粗选成型设备的型号和规格。必须掌握成型设备的以下内容：
①、与模具安装有关的尺寸规格，其中有模具安装台的尺寸、安装螺孔的排布和规格、模具的最小闭合高度、开模距离、拉杆之间的距离、推出装置的形式、模具的装夹方法和喷嘴的规格等。
②、与成型能力有关的技术规格：其中有锁模力、注射压力、注射容量、塑化能力和注射率。
2、待模具结构的形式确定后，根据模具与设备的关系，进行必要的校核。
考虑生产能力和效率
通常用户对模具使用寿命提出要求，例如总的注射次数。设计人员根据用户要求，可分别采用长寿命模具或适用于小批量生产的简易模具。
编制塑件的模塑成型工艺卡
模塑工艺卡应包括模塑成型工艺过程及适宜的工艺参数（温度、压力、时间），成型设备等。模塑成型工艺卡见附表1
2、塑料模设计见表3、表4、表5
表3. 塑料模具设计的基本内容
塑料模具设计的基本内容
进行模具设计可行性分析
根据塑件技术要求和塑料模塑成型工艺文件技术参数进行模具设计可行性分析
1、保证达到塑件要求 为保证达到塑件形状、精度、表面质量等要求。对分型面的设置方法、拼接线的位置、侧面抽芯的措施、出模斜度数值、熔接缝的位置、防止出现气孔和型芯偏斜的方法及型腔、型芯的加工方法等进行分析。
2、合理地确定型腔数 为提高塑件生产的经济效益，在注射机容量能满足要求的前提下，应计算出较合理的模腔数。随型腔数量的增多，每一个塑件的模具费用将有所降低。型腔数的确定一般与塑件的产量、成型周期、塑件的价格、塑件的重量、成型设备、成型费用等因素有关。
3、浇道和浇口设置 由于浇口对塑件的形状、尺寸精度、熔接缝位置、二次加工和商品价格等有较大影响，因而必须首先对浇道和浇口与具体塑件的成型关系进行分析。
确定模具类型
在对模具设计进行初步分析后，即可确定模具的基本结构。通常模具结构按以下方法分类，可根据上述分析选择合理的结构类型。
1、按浇注系统形式分类的模具类型：两板式模具、三板式模具、多板式模具等。
2、按型腔结构分类的模具类型：直接加工型腔（又可细分为整体式结构、部分镶入结构和多腔结构）、镶嵌型腔（又可分为镶嵌单个型腔和镶嵌多个型腔）。
3、按照侧抽芯方式分类的模具类型
3、按照驱动侧型芯方式分类的模具类型：利用开模力驱动（可分为斜导柱抽芯、齿轮机构抽芯、螺纹机构抽芯和凸轮抽芯等）、利用液压顶出力推顶斜拼块抽芯、液压缸抽芯、电动机抽芯。
确定模具类型的主要结构
1、型腔布置 根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易、模具成本等确定型腔数量及其排列方式。
2、确定分型面 分型面的位置要有利于模具加工、排气、脱模及成型操作、塑料制件的表面质量等。
3、确定浇注系统（主浇道、分浇道及浇口的形状、位置、大小）和排气系统（排气的方法、排气槽位置、大小）。
4、选择顶出方式（顶杆、顶管、推板、组合式顶出），决定侧凹处理方法、抽芯方式。
5、决定冷却、加热方式及加热冷却沟槽的形状、位置、加热元件的安装部位。
6、根据模具材料、强度计算或者经验数据，确定模具零件厚度及外形尺寸，外形结构及所有连接、定位、导向件位置。
7、确定主要成型零件，结构件的结构形式。
8、考虑模具各部分强度，计算成型零件工作尺寸。
在确定模具结构示意图时，最好提出两种以上的结构方案，进行分析比较，综合其优缺点，取最佳方案。
模具材料的选择及其热处理的确定
1、根据模具产品批量、复杂程度、精度要求、工作条件和制造方法，合理选用模具材料。
2、根据模具零件的工作位置、受力情况，决定该零件的热处理要求。
3、根据所选用的塑料特性、填料类型，确定其表面处理要求。
绘制模具装配图和非标准零件图
根据上述分析、计算及方案论证后绘制模具装配图及非标准零件图。
表4. 绘制模具装配图的要求
布置图面及选定比例
1、遵守国家标准的机械制图规定。
2、可按模具设计中习惯或特殊规定的绘制方法作图。
3、计算机绘图，其尺寸必须按照机械制图要求缩放。
设计绘图顺序
1、主视图：绘制模具装配图时，由里后外，由上而下的次序，即先绘制产品零件图、凸模、凹模……
2、俯视图：将模具沿注射方向“打开”定模，沿注射方向分别从上往下看打开的定模和动模，绘制俯视图，其俯视图和主视图一一对应画出。
3、模具工作位置的主视图一般应按模具闭合状态画出。其次与计算工作联合进行，画出它各部分模具零件结构图，并确定模具零件的尺寸。如发现模具不能保证工艺的实施，则须更改工艺设计。
模具装配图的布置
模具装配图的绘图要求
1、用主视图和俯视图表示模具结构。主视图上尽可能将模具的所有零件画出，或采用全剖视或阶梯剖视。
2、在剖视图中所剖切到的凸模和顶件块等旋转体时，其剖面不画剖面线；有时为了图面结构清晰，非旋转体的凸模也可不画剖面线。
3、府视图可只绘出动模或动、定模各半的视图。需要时再绘一侧视图以及其它剖视图和部分视图。
模具装配图上的塑件图
1、塑件图是经模塑成型后所得到的塑件图形，一般画在总图的右上角，并注明材料名称，塑料牌号等。
2、塑件图的比例一般与模具图上的一致，特殊情况可以缩小或放大。塑件图的方向应与模塑成型方向一致（即与塑件在模具中的位置一样），若特殊情况下不一致时，必须用箭头注明模塑成型方向。
模具装配图的技术要求
在模具总装配图中，要简明注明对该模具的要求和注意事项，技术条件。
技术条件包括：所选设备型号、模具闭合高度、防氧化处理、模具编号、刻字、标记、油封、保管等要求，有关试模及检验方面的要求。
模具装配图上应标注的尺寸
1、模具闭合尺寸、外形尺寸、特征尺寸（与成型设备配合的尺寸）、装配尺寸（安装在成型设备上螺钉孔中心距）、极限尺寸（活动零件起止点）。
2、编写明细表
标题栏和明细栏
标题栏和明细栏放在总图右下角，若图面不够，可另立一面，其格式应符合国家标准。
表5. 绘制模具零件图的要求
在生产中，标准件不需绘图，模具总装配图中的非标准模具零件均需绘制零件。有些标准零件（如上、下模座）需补加工的地方较多时，也要求画出，并标注加工部位的尺寸公差。非标准模具零件图应标注全部尺寸、公差、表面粗糙度、材料及热处理、技术要求等。模具零件图是模具零件加工的唯一依据，包括制造和检验的全部内容，设计时应满足绘制模具零件图的要求。
正确而充分的视图
所选视图应充分而准确地表示零件内部和外部的结构形状和尺寸大小。而且视图和剖视图的数量应为最少。
具备制造和检验零件的数据
零件图的尺寸制造和检验零件的依据，故应认真细致地标注。尺寸既要完备，同时又不重复。在标注尺寸前，应研究零件的加工和检测的工艺过程，正确选定尺寸的基准面，作到设计、加工、检验基准统一，以利于加工和检验。零件图的方位应尽量按其在总装配图中的的方位画出，不要任意旋转和颠倒，以防画错，影响装配。
标注加工尺寸公差及表面粗糙度
所有的配合尺寸或精度要求较高的尺寸都应标注公差（包括表面形状和位置公差）。未注尺寸公差按IT14级制造。模具的工作零件（如凸模、凹模、凸凹模）的工作部分尺寸按计算值标注。
模具零件在装配过程中的加工尺寸应标注在装配图上，如必须在零件上标注时，应在有关尺寸近旁注明“配作”、“装配后加工”等字样或在技术要求中说明。
因装配需要留有一定的装配余量时，可在零件上标注出装配链补偿量及装配后所要求的配合尺寸、公差和表面粗糙度等。
两个互相对称的模具零件，一般应分别绘制图样；如绘在一张图上，必须标明两个图样代号。
模具零件的整体加工，分切后成对或成组使用的零件，只要分切后各部分形状相同，则视为一个零件，编一个图样代号，绘在一张图样上，以利于加工和管理。
模个零件的整体加工，分切后尺寸不同的零件，也可绘在一张图样上，但应用引出线标明不同的代号，并用表格列出代号、数量及重量。
所有的加工表面都应注明表面粗糙度等级。一般地零件表面粗糙度等级可根据对各个表面工作要求及精度等级来决定。
技术条件
凡是图样或符号不便于表示，而在制造时又必须保证的条件和要求都应注明在技术条件中。它的内容随着不同的零件、不同的要求、不同的加工方法而不同。其中主要应注明：
1、对材质的要求。如热处理方法及热处理表面所应达到的硬度等。
2、表面处理，表面涂层以及表面修饰（如锐边倒钝、清砂）等要求。
3、未注倒圆半径的说明，个别部位的修饰加工要求。
4、其它特殊要求。
表6. 模具中的一些习惯画法
模具图中的画法主要按机械制图的国家标准规定，考虑到模具的特点，允许采用一些常用的习惯画法。
内六角螺钉和圆柱销的画法
同一规格、尺寸的内六角螺钉和圆柱销，在模具总装配图中的剖视图中可各画一个，引一个件号。当剖视图中不易表达时，也可从俯视图中引出件号。内六角螺钉和圆柱销在俯视图中分别用双圆（螺钉头外径和窝孔）及单圆表示，当剖视图位置比较小时，螺钉和圆柱销可各画一半。在总装配图中螺钉过孔一般情况下要画出。
弹簧窝座及圆柱螺旋压缩弹簧的画法
习惯采用简画画法画弹簧，用双点划线表示，当弹簧个数较多时，在俯视图中可只画一个弹簧，其余只画窝座
直径尺寸大小不同的各组孔的画法
直径尺寸大小不同的各组孔可用涂色、符号、阴影线区别。
4.1.2 时间安排
塑料模具设计的时间要求在3周之内完成，时间进度按表7的安排：
表7 塑料模具设计进程安排表
周 次
任 务
第1周
选题，明确任务，收集资料，分析图样要求，考虑方案；学习CAD/CAM外挂软件包的用法
第2周
用CAD/CAM外挂软件包进行模具设计；模具零件结构设计；模架确定；画出模具总装图和零件图（严格按照机械制图标准要求）；
第3周
编写和整理设计说明书，准备考核。
模具设计与模具拆装实训在实训场地许可的情况下可根据自己的进度适当的交替进行。
4.1.3 成绩考核
模具设计环节成绩考核由学生互评加老师评价综合而成，考核项目为：
(1) 模具方案选择正确占15%
(2) 分型面正确10%
(3) 浇注系统正确10%
(4) 冷却系统及推出机构正确20%
(5) 模具总装图和零件图清晰，符合标准25%
(6) 设计说明书条理清晰、规范10%
(7) 学习态度，合作精神10%
4.1.4、编写设计报告
设计报告的主要内容包括：零件成型过程设计的各项计算、选用依据和经济分析等。其内容和顺序为：
1) 封面
2) 产品图
3) 目录
4) 零件的工艺分析
5) 产品零件工艺方案的拟定
6) 设计计算
7) 机床的选择
8) 模具类型和结构形式的比较选择
9) 模具零件的选用、设计及必要的计算
10) 学生对综合实训的感受
11) 参考资料
五、参考资料
(1) 齐卫东：《塑料模具设计与制造》高等教育出版社 2004年；
(2) 朱光力：《 塑料模具设计》清华大学出版社 2003年；
(3) 冯炳尧《塑料模具设计与制造简明手册》 上海科学技术出版社；
(4) 彭建生《模具设计与加工速查手册》 机械工业出版社；
(5) 《精通Pro/Engineer中文野火版 模具设计篇》 中国青年出版社；
(6) 王树勋《典型注塑模具结构图册》中南工业大学出版社
(7) 《中国模具标准件手册》中国模具工业协会标准委员会编 上海科学技术出版社1989年出版。
附表1
塑料注射成型工艺卡
塑料注射成型工艺卡
资料编号
车 间
共 页
第 页
零件名称
材料牌号
设备型号
装配图号
材料定额
每模件数
零件图号
单件重量
工装号
零件草图
材料干燥
设 备
温度°C
时间h
料筒温度°C
后段
中段
前段
喷嘴
模具温度°C
时间
S
注射
保压
冷却
压力
MPa
注射压力
背压
后处理
温度
时间定额
min
辅助
时间
单件
检 验
绘 制
校 对
审 核
组 长
车间主任
检验组长
主管工程师
