第1章選題背景
1.1 引言
近二十年，塑料工業發展相當迅速，目前，約半數以上的都是注塑模具。塑料的產品結構夜日趨多樣化和複雜化，客戶對產品質量的要求也越來越高。這在一定程度上決定了模具設計和注射成型過程的複雜性，有些注射成型問題連有經驗的模具設計師和注射工藝師都很難把握。
而傳統的注塑模設計首先考慮的是模具結構本身的需要，之後考慮的才是注塑製品的需要。塑料製品從設計到成型是乙個非常負責的過程。他主要包括塑料製品的設計，製品模流分析，模具結構設計，模具加工製造，及模塑生產幾個主要方面。
由於在注塑模具的設計過程中需要大量的工作量進行模流分析及模具結構的設計，因此，對塑料熔體的注射成型過程的計算機模擬、優化產品結構設計、模具設計以及注射成型工藝都具有非常重要的意義。
本設計旨在通過對現有美的冰箱頂部塑料蓋進行產品改良設計，然後對改良後的產品進行模流分析，再進行模具結構的設計以及後期裝配圖、零件圖的繪製。產品改良設計主要是在不影響塑料頂蓋的功能下對其結構進行改良，主要目的在於節約材料，並使得產品結構和模具結構都簡單化，降低模具製造的加工難度，提高模塑產品的生產效率，從而提搞現代科技的發展速度。模流分析主要是通過moldflow軟體分析產品在型腔流動過程中的相關資訊，是的模具結構設計更加準確，產品質量更加優越。
模具結構設計為了提高產品質量，同時使得模具結構更加合理。裝配圖及零件圖的繪製主要是為了提高產品的精確度，使得質量達到客戶的需求，同時也使模具結構更加精確和合理。
1.2 選題的目的及意義
人類社會的進步是與材料的使用密切相關的，人類要生存、要發展就離不開材料的使用。從石器時代、銅器和鐵器時代發展到現在，人類使用的材料主要有四大類，即木材、水泥、鋼鐵、塑料。其中塑料是20世紀才發展起來的一大類新材料，塑料是高分子材料中的一類材料。
目前世界高分子材料的年產量中，塑料約1.08噸，合成纖維約0.2億噸，合成橡膠約0.
09億噸，其餘如粘合劑、塗料、離子交換樹脂等產量較少、
由於自然條件的限制，木材年產量不可能有大的增長；水泥有良好的用途，但使用範圍有侷限性；世界鋼鐵的產量近十年來幾乎處於停滯狀態；由於塑料的品種多，效能各具特色，適應性廣，生產塑料所消耗的能量較金屬低，因此唯有塑料工業仍保持著繼續發展的勢頭，到90年代塑料的體積年產量已經趕上鋼鐵，塑料在國民經濟中已成為不可或缺的材料。
塑料工業包含塑料生產（包括數值合辦製品的生產）和（塑料製品生產也成為塑料成型工業）兩個部分，沒有塑料的生產，就沒有塑料製品的生產，但是沒有塑料製品的生產。塑料就不能成為生產或生活資料，所以兩者是乙個體系的兩個連續部分，是相互依存的。塑料製品的生產是一種複雜而又繁重的過程，其目的在根據各種塑料的固有效能，利用一切可以實施的方法，使其成為具有一定形狀有實用價值的製件或型材，當然，出加工技術外，生產成本和製品質量也應重點考慮。
隨著各種效能優越的工程塑料不斷的開發，注塑工藝越來越多的被各個製造領域用以成型加工，要高質量、經濟的生產注塑製品，必須綜合考慮成型樹脂、注塑模具及注塑劑的問題，注塑模具的設計質量直接影響成型製品的生產效率、質量及成本。所以為了是人們在未來的生活裡更加方便快捷，為了使塑料這一多樣性強，**性強的材料能更廣泛的運用，僅此於美的冰箱頂部塑料蓋的產品及模具設計為題目進行研究和設計。其目的主要為了了解美的冰箱頂部塑料蓋的結構及功能，通過對其產品改良設計後再進行模具設計。
此設計有效的將產品改良設計、模流分析、模具結構設計、裝配圖零件圖的繪製、以及後期對各部分零件的渲染都結合起來，使所學模具知識、機械製圖知識、工業設計相關知識、機械設計知識得到綜合的訓練。同時也對美的冰箱頂蓋有了一定的了解，對模具結構有了更深的認識。
1.3 國內外現狀及發展趨勢
1.3.1 國內模具行業及模具技術的現狀
據2023年統計, 我國( 未包括香港、台灣、澳門) 現有生產模具廠點已超過17 000 家, 從業人員60多萬人 。我國模具製造業在企業的結構和數量上都在發生較大變化, 原有國有企業的專業模具廠、主機廠的模具車間一統天下的局面已被打破,形成了由模具專業廠、模具車間( 分廠)中外合資企業、獨資企業、鄉鎮企業和個體者組織的民營企業等共同並存的市場格局。模具行業在激烈的市場竟爭中正在向高生產檔次、高水平的模具方向發展, 竟爭的焦點是質量和製造週期, **是次要的。
從以下幾個主要行業對模具需求可看出我國模具工業市場現狀。
我國模具工業解放後從無到有, 發展速度較快,目前已初具規模。我國模具工業在經歷了半個多世紀的發展, 與國外的差距正在進一步縮小。縱觀我國的模具工業, 既有高速發展的良好勢頭, 又存在精度低、結構欠合理、壽命短等一系列不足, 無法滿足整個工業迅速發展的迫切要求。
現主要包括精密模具、大型模具、模具材料及表面處理技術、高速加工技術等。
1.3.2 國外模具行業及模具技術的現狀
國外的模具種類繁多, 常用的就有幾十種，就模具的重量而言, 最大的重80噸, 最小的只有幾克。按模具類別統計，以2023年日本模具生產構成比為例, 其中冷沖模佔38.2%, 注塑模具占33.
4%, 壓鑄模佔9.1%, 玻瑞模具、橡膠模具佔5.4%, 其它模具佔13.
9%。據日本通產省機械部門統計, 2023年日本共生產模具98萬套, 其中衝模的產值佔40.5%, 注塑模具占38%。
近年來, 美國、前蘇聯和德國等國的模具工業發展的趨勢與日本大體相似。
國外模具精度高，所謂模具精度通常是指凸、凹模具的尺寸精度。目前國外不僅要求同一規格的不同模具衝出的同一種零件可以互換, 而且要求模具的凸、凹模可以互換。美國製造的電機鐵芯模具的凸、凹棋精度已達0.
25μm, 具有互換性。美國模具工作部分的尺寸精度約比產品精度高乙個數量級。國內模具精度比產品精度高不到半個數量級。
目前, 各種模具的精度水平為矽鋼片衝模為0.003-0.005mm,一般精衝模亦為0.
003-0.005mm, 注塑模為0.005-0.
01mm，壓鑄模為0.01mm, 鍛壓模為0.02-0.
03mm,冷擠模為0.05-0.1mm。
隨著產品的更新和製造技術水平的提高, 模具精度大大提高了, 微公尺級精度已普遍化, 而對精度要求不高的某些沖壓件, 則採用大間隙模具加工。
國外模具壽命長, 例如,美國西屋公司製造的小電機定、轉子硬質合金級進模、刃磨一次可衝裁100萬片以上, 總數達1.7-2億次。模具製造技術水平主要表現在棋具精度、製造週期、使用壽命及製造成本四個方面。
與國外模具相比, 國內模具製造精度比國外的低乙個數量級, 其表面粗糙度比國外的低2-3級, 製造週期比國外的長2-3倍,使用壽命約相當於國外的1/5-1/10。
1.3.3 國內外模具行業及模具技術的發展趨勢
現在國內外模具行業及模具技術發展趨勢主要包括：模具cad/ cam/ cae 發展趨勢；新一代模具設計軟體技術；快速模具製造技術的發展；其它成型製模技術；復疊模具的發展與熱流道技術；模具行業的標註化和專業化；模具行業加工工藝及加工裝置的完善化。
（1）模具cad/ cam/ cae 發展趨勢
模具cad/ cam/ cae 發展趨勢中模具設計製造主要是是乙個多環節的複雜過程, 從初始設計到最後的裝配檢測, 實質上是將產品的設計資訊在生產環節間進行不斷傳送與處理並反饋的過程。正確的模具設計製造方法應該是併行工程的方法, 要實現模具cad/ cam/ cae 等各個模具間資訊的提取、交換和處理的整合化, 必須建立模具整合化的產品資訊模型。採用基於特徵變數化設計, 工程資料庫管理系統等技術已成為目前研究的熱門。
（2）新一代模具設計軟體技術
新一代模具軟體是建立在從模具設計實踐中歸納總結出的大量知識上。具有智慧型化意義。在智慧型化軟體的支援下, 模具cad 不再是對傳統設計與計算方法的模仿, 而是在先進設計理論的指導下, 充分運用本領域專家的豐富知識和成功經驗, 其設計結果必然具有合理性和先進性。
（3）快速模具製造技術的發展
將快速成型技術與各種常規的鑄造、粉末燒結等傳統製造工藝相結合而發展起來的快速模具製造技術, 其模具製造週期僅為常規模具切削製造的1/ 5 至1/ 3, 而成本僅為後者的1/ 4 至1/ 2。快速成型技術對模具製造的潛在影響是巨大的。
（4）. 快其它成型製模技術
其他技術主要包括樹脂沖壓模具的應用、電弧噴塗成型製模技術等。
（5）. 復疊模具的發展與熱流道技術
復疊模具的發展與熱流道技術近年的發展中, 注塑模具已從原來的單面模腔或單面多模腔模具發展到雙面、四面多模腔復疊模具。與傳統的單面模具相比, 近年來迅速發展的復疊模具成倍地提高了生產效率和產品品質。從熱流道技術角度來看, 單面單模腔模具是最簡單的設計, 注塑機的噴嘴直接將融料注入模腔, 如果單面模具有多個模腔, 注塑機將融料注入熱流道系統, 再注入各模腔。
雙面模具由兩個模腔背靠背排列而成。在使用常規雙面復疊模具生產製品時, 產品處於模具中間的背靠背疊並而成的兩個凹模面上成型。
（6）模具行業的標註化和專業化
在國內外模具行業最重要的發展趨勢是趨向於標準化和專業化。模具的標準化、專業化生產是當代模具生產的重要發展趨勢之一。模具是單件生產的產品, 其凸、凹模必須按製品的不同形狀單件製造.
但是整套模具中, 則大部分零件(如模座、模板、導柱、航空精密製造技術導套及凸模固定板、卸料板等)均可形成標準件模具標準化包括模具零部件、模具結構和模具加工工藝的標準化實現模具標準化, 可節省材料30%, 減少工作量30%-50%, 降低成本50%。國外棋具標準化程度已達到70%-95%.模具標準化是模具專業化生產的前提國外模具標準化程度高, 為模具專業化生產、提高生產效率、縮短製造週期創造了良好的條件。
（7）模具行業加工工藝及加工裝置的完善化
在另一方面，要在模具的加工工藝及技術上有更大的突破。其主要包括：1.
仿形鐵、數控銑數控仿形鐵和加工中心仿形銑床適用於飛多種複雜型腔模、凸模、凹模的加工, **便宜, 目前電氣仿形正在逐步取代液壓仿形；數控電火花成形加工；電火花線切創加工；電解加工；cnc雷射加工；cnc連續軌跡座標腳加工；模具的光整加工；非切削側模技術。
1.3.4現有冰箱頂部塑料蓋的調研
冰箱頂上有蓋板，上開雙錢孔，既是摳手，又是冷氣散發口。現有的塑料冰箱形狀比較穩定，有部分結構比較複雜。
美的冰箱相關資訊，2023年，美的冰箱表現出強勁的發展態勢，在整合合肥、廣州兩地三大製造基地的同時，實現了產銷各類冰箱及相關產品380萬台，銷售收入突破47億元，同比增長40%。2023年，隨著企業組織架構、經營模式、管理機制進一步調整與完善，三地工廠技改擴能專案的完成與投產，研發大樓及實驗中心的竣工與使用，將使美的冰箱的綜合實力躍上乙個更高的台階。2023年冰箱事業部預計產銷各類冰箱及相關冷凍產品550萬台，銷售收入突破72億元。
面向未來，冰箱作為美的集團的重點發展專案，將成為集團未來增長的重要支撐點。
《塑料成型工藝及模具設計》課程標準
一 課程基本情況 開課單位 華天學院機電系 課程編碼 1103b101 總學時 60 總學分 3 修課方式 必修 考核方式 考試 先修課程 機械製圖 機械設計基礎 公差配合與測量技術 機械製造技術 模具數控加工及程式設計 適合專業 模具設計與製造專業 教材 塑料成型工藝與模具設計 高漢華 廖月瑩主編...
《塑料成型工藝及模具設計》課程設計指導書
塑料製品與模具設計 課程設計指導書 課程設計是在學生完成理論課程內容學習後的一次綜合性訓練和考察,是整個教學過程中理論聯絡實際不可缺少的教學環節。通過課程設計，可使學生對先修課程的知識進行較為全面而綜合的設計練習，使學生在塑料成型工藝與塑料模具設計技術方面得到全面提高，並受到工程師的基本訓練。旨在培...
2019塑料模具設計方法及注意事項
一 接受任務書 成型塑料製件的任務書通常由老師給出，其內容如下 塑件的名稱 塑料製件技術要求。生產產量。塑料製件的材料。二 收集 分析 消化原始資料 收集整理有關製件設計 成型工藝 成型裝置 機械加工及特殊加工資料，以備設計模具時使用。消化塑料製件圖，了解製件的用途，分析塑料製件的工藝性，尺寸精度等...