绪论

一、塑料模具在现代制造业中的地位

（一）消费类电子产品制造业在我国的发展状况

改革开放以来，在经济全球化的大背景下，我国经济总量和对外贸易在世界经济中的比重日益增加，我国正日益发展成为“世界工厂”，已经是当之无愧的世界现代制造业中心。特别是现代消费类电子产品和现代通信、计算机等IT产品的生产制造，无论是品种还是产量，在全球都占有绝对优势。据统计，2010年我国境内生产的移动电话、个人计算机（PC）、数码相机占全球总量均超过70%，显示器占65%，程控交换机占58%，均已居全球第一。如今，无论在美洲还是欧洲，中国制造的产品已随处可见。

在国内市场方面，随着人民生活水平的提高和我国扩大内需政策的实施，消费类电子行业出现了强劲的增长态势。工业和信息化部数据显示，2010年1～10月，规模以上电子信息产品制造业实现销售收入50589亿元，同比增长25.9%。在规模以上电子信息制造业主要产品中，手机产量达到79201.8万部，同比增长35%；彩电产量达9478.8万台，同比增长6.9%；笔记本电脑产量达15346.8万台，同比增长25.7%。2010年1～10月，家用电器行业累计工业销售产值同比增长30.9%，新产品产值累计同比增长31.4%，累计产销率达95.5%。我国已成为全球最大的消费电子产品制造基地和第二大消费电子产品市场。分析人士指出，全球消费电子已开始表现出复苏的态势，同时全球消费电子的重心也正在向我国转移。

（二）现代电子产品与模具

消费类电子产品（以下简称电子产品）主要包括：家电类产品，如电视机、视频音频播放机、电冰箱、洗衣机、空调等；小家电产品，如微波炉、电磁炉、电风扇、电饭煲、加湿器、电吹风等；现代通信和数码产品，如笔记本电脑、台式个人计算机（PC）、数码相机、手机、数码摄像机等。现代电子产品的结构主要包括三个方面：硬件、结构件和控制软件。硬件主要是指电子电路部分，由电子线路板（PCB板）、电子元器件和接插件等组成；结构件主要有外壳、面板、侧板、后板和支架等零件，具有外观造型、支撑电子线路板等硬件和完成机构动作的功能；软件控制部分主要是指控制电子产品的性能参数和动作的计算机程序或逻辑信号。

由于电子产品已成为现代人们日常生活、信息沟通离不开的产品，所以市场需求量大，而且产品生命周期短，更新换代快。这就决定了电子产品具有产量大、生产节奏快、品种多的特点，通常采用大批量流水线生产模式。例如，一款手机的年产量一般在十几万台，有些畅销型号甚至达到几十万台、数百万台，按照生产计划，要求每部手机的装配生产时间（即生产节拍）是十几秒到几十秒，也就是说在手机装配流水线上，每十几秒到几十秒就必须装配好一部手机。其他产品如笔记本电脑的生产节拍也在十几秒到几十秒内。根据流水线生产节拍要求，产品的每个零部件的生产时间也应该是十几秒到几十秒。

电子电路部分，如电子线路板（PCB板）、电子元器件和接插件等零部件生产在这里不予讨论，我们重点讨论电子产品结构件的生产如何满足这种要求。

电子产品结构件的生产，如产品外壳、面板、后盖和支架等，如果用传统的机械加工方式生产，仅从生产节拍来看显然不能满足生产要求。对于这类零部件，我们必须先设计制造相应的模具，然后通过自动化生产设备，如注塑机、冲压机床、压铸机等进行快速生产，而且一般来说，一个或者几个零部件就需要设计制造相应的模具。图0-1是电子产品生产流程图。从图中可以看出，模具是电子产品生产中非常重要的关键工装设备。可以毫不夸张地说，模具设计及制造技术是现代电子产品的关键核心技术之一。而其中的塑料件如面板、后盖等则直接影响电子产品的款式和外观，所以，与之相对应的塑料模具，特别是注射模具是现代电子产品的关键工装设备。可以说没有塑料注射模具，就没有丰富多彩的现代电子产品和现代化生活设施，我国就不能成为世界现代制造业基地。模具是现代制造业的基础。

二、高职模具专业职业规划

我国日益发展的现代制造业迫切需要大量的模具技术应用人才，特别是当前正处于产业结构升级的关键时期，对模具人才又有了更高要求。高职模具设计与制造专业是为以现代电子产品为代表的现代制造业企业相关岗位培养技术和管理人才的实用性、实践性很强的专业。根据现代制造业企业产业升级的需要，分析出毕业生对应的岗位和技能要求，分述如下。

（一）产品结构设计

1.能力目标

能应用3D软件，测绘、设计典型电子产品的塑料零件和五金冲压零件，并能绘制合格的2D工程图（AutoCAD）。在今后工作中，能逐步独立设计整个塑料电子产品结构，并能够从事模具跟进、试模、产品试制等。

2.技能要求

具有比较扎实的机械制图知识和技能，熟练掌握公差配合基本知识和机械制造工艺基本知识，掌握和熟知模具结构及塑件成型工艺。

（二）模具设计

1.能力目标

能应用典型3D软件从事模具设计，绘制合格的模具2D工程图（AutoCAD），能够从事模具制造跟进、试模、产品试制等。

2.技能要求

具有比较扎实的机械制图知识和技能，以及相关软件操作能力；熟练掌握公差配合基本知识和机械制造工艺基本知识；熟知模具结构；较好地掌握塑件成型工艺过程和注射成型工艺参数知识。

（三）产品制造工艺

1.能力目标

能编制塑胶件（冲压件）制造标准作业指导书，能根据产能要求设计安排流水线并编制产品装配标准作业指导书，会设计或定制产品装配或零件制造的相关工装夹具（除模具外）。

2.技能要求

具有比较扎实的机械制图知识和技能，熟练掌握公差配合基本知识，具有机械制造工艺基本知识和夹具设计技能，熟知模具结构及塑件成型工艺，掌握相应的企业生产管理知识。

（四）产品质量管理

1.能力目标

能够对塑件产品及零件异常进行分析，并提出改进方案和修模措施；能够编制产品和零件检验指导书，并设计或定制相应的检验工装夹具。

2.技能要求

具有比较扎实的机械制图知识和技能，熟练掌握公差配合基本知识和机械制造工艺基本知识，熟知模具结构及塑件成型工艺，掌握ISO9000质量管理体系。

三、塑料模具的分类

塑料模具根据塑料制品的成型工艺不同，主要可以分成以下几类。

（一）注射（塑）模具

注射（塑）模具是热塑性塑件生产中应用最为普遍的一种成型模具，其对应的加工设备是注射成型机。塑料原材料首先在注射机料筒内受热熔融成黏流态，然后在注射机的螺杆或柱塞推动下，经注射机喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔，塑料冷却硬化成型，脱模得到制品。其结构通常由成型部件、浇注系统、导向部件、推出机构、调温系统、排气系统、支撑部件等部分组成。注射成型加工方法通常适用于热塑性塑料制品的生产。用注射成型工艺生产的塑料制品应用十分广泛，从各类消费电子产品到各类复杂的机械、交通工具的塑料零件等都是用注射模具成型的，它是塑料制品生产中应用最广的一种加工方法。

（二）压塑模具

压塑模具包括压缩成型和压注成型两种结构类型。它们主要用来成型热固性塑料，其所对应的设备是压力成型机。压缩成型方法根据塑料特性，将模具加热至成型温度（一般为103～108℃），然后将计量好的塑料原材料粉放入模具型腔和加料室，闭合模具，塑料原料在高温、高压作用下呈软化黏流态，经一定时间后固化定型，成为所需制品形状。压注成型与压缩成型不同的是没有单独的加料室，成型前模具先闭合，塑料在加料室内完成预热呈黏流态，在压力作用下调整挤入模具型腔，硬化成型。压缩模具也用来成型某些特殊的热塑性塑料，如难以熔融的热塑性塑料（如聚加氟乙烯）毛坯、光学性能很高的树脂镜片、轻微发泡的硝酸纤维素汽车方向盘等。压塑模具主要由型腔、加料腔、导向机构、推出部件、加热系统等组成。压塑模具广泛用于封装电器元件方面。

（三）挤出模具

挤出模具用来成型连续形状的塑料产品，又叫挤出成型机头，广泛用于管材、棒材、单丝、板材、薄膜、电线与电缆包覆层、异形材等的加工。与其对应的生产设备是挤出成型机。其原理是塑料原料在加热和挤出机的螺杆旋转加压条件下熔融成黏流态，通过特定形状的口模制成截面与口模形状相同的连续塑料制品。挤出成型工艺通常只适用于热塑性塑料制品的生产，其在结构上与注塑模具和压塑模具有明显区别。

（四）吹塑模具

吹塑模具是用来成型塑料容器类中空制品（如饮料瓶、日化用品包装容器）的一种模具。吹塑成型的形式按工艺原理主要有挤出吹塑中空成型、注射吹塑中空成型、注射延伸吹塑中空成型、多层吹塑中空成型、片材吹塑中空成型等。中空制品吹塑成型所对应的设备通常称为塑料吹塑成型机，吹塑成型只适用于热塑性塑料制品的生产。吹塑模具结构较为简单。

（五）吸塑模具

吸塑模具是以塑料板、片材为原料成型某些较简单塑料制品的一种模具。其原理是利用抽真空方法或压缩空气成型方法，使固定在凹模或凸模上的塑料板、片在加热软化的情况下变形而贴在模具的型腔上，从而得到所需成型产品，主要用于一些日用品、食品、玩具类包装制品的生产。吸塑模具成型时压力较低，所以多选用铸铝或非金属材料制造，结构较为简单。

四、操作项目

本书选择了手机后盖、肥皂盒和手机面板三个典型注射模具产品作为具体操作项目，介绍塑胶零件设计、成型技术和注射模具设计等知识和技能。

（一）操作项目一 设计手机后盖

操作项目一为设计手机后盖，其效果图如图0-2所示。

设计要求：

① 根据手机后盖的装配尺寸精度要求、外观质量要求及经济性，为其选择合适的塑料原材料。

② 根据产品功能分析、结构工艺分析，设计手机后盖并运用UG软件进行3D建模和输出2D工程图（AutoCAD）。

③ 确定手机后盖注射成型工艺参数，编写成型工艺卡片，并选择合适的注射机。

④ 手机后盖注射模具设计。

（二）操作项目二 设计肥皂盒

操作项目二为设计肥皂盒，其零件图如图0-3所示，材料为聚丙烯（PP）。

设计要求：

① 分析塑件的结构工艺性。

② 初步确定肥皂盒注射成型工艺参数。

③ 确定肥皂盒注射模的结构方案。

④ 运用UG软件进行肥皂盒注射模具设计。

（三）操作项目三 设计手机面板

操作项目三为设计图0-4所示的一款手机面板。

设计要求：

① 分析塑件的结构工艺性。

② 初步确定该手机面板注射成型的各工艺参数。

③ 确定手机面板注射模的结构方案。

④ 运用UG软件进行手机面板注射模具设计。

几点说明：

① 设计过程中需要的零件文件，可选用本书配套教学资源中提供的手机后盖3D电子文档，也可由学生自行选择手机后盖进行3D建模和输出2D工程图（AutoCAD）。

② 由于本书后续相关模具设计均使用UG软件，所以建议以上操作选用UG软件进行。