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成都学院学士学位论文（设计） 第一章 绪论
1.1 国内外模具的发展状况及发展趋势
随着中国当前的经济形势的日趋好转，中国的制造业也日趋蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。 这些年来，中国模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，年模具生产总量仅次于日、美之后位居世界第三位。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其各类模具约占11%。近年来，塑料模具保持25%以上速度发展。在未来的模具市场中，塑料模具在模具总量中的比例将进一步提高，其发展速度将高于其他模具。虽然我国模具的产销增速很高，但国内模具的产出总体上仍不能满足市场需求，国产模具对本国市场的满足度每年都不足80%，2005年为76.2%。中国模具自产自配比例在50%以上，而国外70%以上是商品模具。国内模具总量中属精密、大型、复杂、长寿命模具的比例只有30%左右，还不能满足国内发展的需要，尚需从国外大量进口，而国外其比例在50%以上。然而我国部分中低档模具却有些供过于求。我国模具在精度、寿命、型腔表面粗糙度、模具的复杂程度、生产周期等方面，与国际水平和工业先进国家相比尚有较大差距。欧洲模具设计和生产的时间要分别比中国快44％和61％左右，但中国模具设计和生产的成本却只有欧洲同行的91％，但我们的模具寿命值相当于工业先进国家的1/5到1/3。此外，模具的标准化、专业化、商品化程度也比国外低，模具配料及模具相关技术还比较落后。我国每年消耗模具钢6到10万吨左右，进口模块一万多吨，模具钢的消耗量与日本大致相当，但日本的产品却高出我国几十倍。CAD／CAM／CAE一体化技术、三维设计技术、ERP和IM3等信息管理技术以及高速加工、快速成型、虚拟仿真及网络技术等许多高新技术已在许多企业得到应用，但要得到推广和普及还需要很长一段时间。国内外模具竞争程度也不相同，欧洲及世界各国之间的模具竞争相应加剧，像德国近两年半内的模具整体价格就下降了25％左右。前些年全球58％的模具是由德国等西欧国家生产，中国等亚洲国家的比例只占到1％，但今后东欧国家的模具将会有较大幅度的增长，而亚洲国家的生产比例将提高至22％左右。而我国的生产比例将有更一步的提升。
当前全球制造业转移的规模不断加大，速度也不断加快，并正向深度和广度延伸，
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成都学院学士学位论文（设计） 而我国的模具制造业正是承接转移的较为理想之地。加之“十一五”期间，国家将继续大力支持我国模具工业的发展，又鉴于中国廉价劳动力成本的优势和整体经济持续快速发展的良好势头，在多重有利条件下，中国模具发展的前景将十分广阔。我国未来的走向将是模具日趋大型化，模具精度将大幅度提高，多功能复合模具进一步发展。塑料模具的比例会逐渐增大，热流道、气辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具将有较大发展，并且热流道模具在塑料模具中的比重将逐渐提高。压铸模的比例也将不断提高，并且对压铸模的寿命和复杂程度要求亦越来越高。快速经济模具前景十分广阔，模具的标准化和模具标准件将广泛运用，模具技术含量会不断提高，中高档模具比例将不断增大。优质模具材料及先进表面处理技术会得到更多的重视。 1.2 国内外饭盒材料的发展现状及发展趋势
国内外使用的塑料饭盒材料主要是聚丙烯(PP)，耐一定高温，可经微波炉短时间加热，在特定条件下分解，其方法有:生物降解法、光/生物降解法、氧化/生物降解法、填埋法、焚烧法、循环再生法、超临界水降解和回收利用等。但是生物降解法效率太低，完全被微生物同化降解需要200～400年；填满法简单但是耗费土地；焚烧法虽彻底但是会产生大量有毒气体，污染大气；循环再生法和回收法因处理成本的经济问题难得以推广运用。
美国推出了tritan（Eastman 公司开发的新一代共聚酯）塑料饭盒，在清洗耐久性、韧性、防污垢、防异味性都比PP塑料强。从原料到生产不会产生BPA,不会危害人体健康。美国开发出一种化学名称为“聚乳酸树脂”的可降解生物塑料，其主要成分为乳酸，系人体内的固有物质，对人体无害，也便降解。美国还开成功开发一种全新生物降解塑料——玉米塑料，将玉米加工得到朊（一种呈象牙色的蛋白质物质），再加工成可降解塑料。玉米朊塑料对人体无害，在水和细菌的作用下会很快分解成含氮物质，可作为上好肥料。日本在塑料回收方面着手，成功将PE、PP等废旧塑料转化为石化原料。 中国也在做一些实验，试图让塑料饭盒更健康、更环保。如在PP塑料饭盒制造过程中保证经生物活性剂及稀土配合物复合光敏剂表面处理过的复合无机粉体填充量为30%，则其使用性能得到提高，又具有良好的光/生物降解性能，焚烧时有害气体减少。 针对塑料制品而言，对环境的无污染性，对人体的无害性逐渐成为了各国研究的主题，以可降解性的“生物塑料”前景最为广阔。但塑料的多途径循环运用亦不可小觑。
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成都学院学士学位论文（设计） 1.3选题目的与意义
塑料饭盒因产品颜色洁白、质地均匀、手感好、强度高，盒轻易携带，使用寿命长，
耐腐蚀老化，制作方便，价格又低廉而受广大消费者的喜爱。合理的选择材料即保证其优越性，又保证其对人体无害性，对环境无污染性成为了一个极其重要的话题。究其生产成本而已，最大限度的提高生产效率、降低次品率、降低生产成本是极其重要的，而合理的进行塑料模具的开发与设计具有重要的现实意义。
通过本次毕业设计，学会对手册、标准、期刊等相关资料的收集和整理，在自己所学知识的基础上，使自己综合利用专业知识，并在此基础上更进一步理解塑料模具的设计步骤、要点和工艺技术特点及塑料成型制件的结构工艺性，从而培养自己实际动手能力和分析解决问题的能力，并对塑料饭盒的加工工艺过程做一个全面的分析和了解。再者，用三维软件来建立各个零件的三维模型，然后根据零部件的位置特征建立模具的三维模型、分模等，最后做到对一款三维软件的掌握和熟练运用。 1.4 主要研究内容
此次设计将完成塑料乐扣饭盒盒盖的造型设计，从而完成模具型腔的设计。型腔采
用一模，塑件的成型工艺参数可以通过利用计算机辅助分析功能完成对塑件注塑工艺参数的分析。一腔的设计。设计过程注重分型线的选择与分型面的选择，浇注系统、导向、推出机构、排气系统等的设计。完成模架的选型与设计。除了结构的设计问题，在整个模具的制造过程中，塑件的成型工艺参数可以通过利用计算机辅助分析功能完成对塑件注塑工艺参数的分析。 1.5 设计思路路线
此次设计的思路路线图见附录。
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成都学院学士学位论文（设计） 第二章 塑料塑件的工艺性分析及注射机初选
2.1塑件的原材料及其性能分析
本塑件饭盒为日常生活中所常见的塑料制品，主要用于盛装食品。考虑其使用的特
殊性，综合分析各种塑料的性能，选用材料为聚丙烯（PP）。
聚丙烯(PP塑料)是一种高密度、无侧链、高结晶必的线性聚合物，具有优良的综合性能。未着色时呈白色半透明，蜡状；比聚乙烯轻。透明度也较聚乙烯好。此外，聚丙烯的密度小，比重为0.9~0.91克/立方厘米，屈服强度、弹性、硬度及抗拉、抗压强度都高于聚乙烯。其成型温度为160~220℃，可在100度左右使用，并且具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响。其吸水率比聚乙烯低，但易发生融体破裂，长期与热金属接触易分解、老化。流动性好，但成型收缩率为1.0~2.5%，收缩率大，易导致成型加工出来的制件缩孔、凹痕、变形等缺陷。聚丙烯因冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度。塑件壁厚要均匀，避免缺胶，尖角，以防应力集中。 2.2塑件成型工艺分析 2.2.1塑件结构分析
查文献1表3.6，取聚丙烯小型塑件壁厚推荐值为：1.45mm；饭盒基本尺寸设计为：
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180mm×120mm×15mm；取饭盒盖内壁尺寸为：107mm；内外壁之差则为：5mm；取外壁圆角为：10mm，内壁圆角为：10/3mm；盒盖的一角有一个半径为4mm的环形凸台。因为塑件为薄壁容器，为了防止其刚度、强度不足而引起塑件变形，故塑件顶部设计为一个高5mm的弧形圆，如图2—1所示：
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