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1、廣西工學(xué)院2009屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 葉片環(huán)注射模設(shè)計(jì) 目錄 目錄 1 1. 緒 論 3 1.1模具工業(yè)的概況 3 1.2 我國(guó)塑料模具現(xiàn)狀及地區(qū)分布 4 1.3 塑料模具的發(fā)展趨勢(shì) 7 1.4 注塑模具CAD發(fā)展概況及趨勢(shì) 8 2．塑件分析 10 2.1 塑件的簡(jiǎn)介 10 2.2.注射工藝選擇 13 2.3 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)，提高設(shè)備利用率，確定模具型腔數(shù)。經(jīng)（Pro/E）計(jì)算塑件體積為： 15 3. 注塑成型的準(zhǔn)備 15 3.1 注

2、塑成型工藝簡(jiǎn)介 15 3.2 注塑成型工藝條件 17 4. 擬定模具結(jié)構(gòu)形式 18 4.1 確定型腔數(shù)量及排列方式 18 4.2 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 19 5. 注塑機(jī)選用 19 5.1 注塑機(jī)簡(jiǎn)介 19 5.2 注塑機(jī)基本參數(shù) 20 5.3注射機(jī)的選用原則 20 5.4選擇注塑機(jī) 21 5.5 注射機(jī)及各個(gè)參數(shù)的校核 22 6.分型面的選擇 25 6.1 分型面的設(shè)計(jì)原則 25 7.澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 7.1澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 26 7.2 主流道設(shè)計(jì) 27 7.3 分流道的設(shè)計(jì) 29 7.4澆口的設(shè)計(jì) 31 7.5澆注系統(tǒng)的平衡 32 7.6 冷料

3、穴 33 7.7 拉料桿的設(shè)計(jì) 33 7.8 澆注系統(tǒng)凝料的脫出機(jī)構(gòu) 33 7.9排氣方式 34 8.成型零部件設(shè)計(jì) 35 8.1 凹模和凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 35 8.2 成型零部件的工作尺寸計(jì)算 35 8.3 成型零部件的工作尺寸計(jì)算 39 9.結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì) 40 9.1模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 41 9.2 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 42 10.推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 43 10.1 推出力的計(jì)算 44 10.2 制品推出的基本方式 44 11.溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 45 11.1 冷卻回路的尺寸確定 46 11.2 冷卻水回路設(shè)置的基本原則 48 11.3冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

4、 49 12.模具材料的選擇 49 12.1塑料模零件選材原則 49 12.2 模具材料的選用 49 13.結(jié)束語(yǔ) 50 14.致謝 51 15.參考文獻(xiàn) 52 1. 緒 論 1.1模具工業(yè)的概況 模具是機(jī)械、汽車(chē)、電子、通訊、家電等工業(yè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)工藝裝備之一。作為工業(yè)基礎(chǔ)，模具的質(zhì)量、精度、壽命對(duì)其他工業(yè)的發(fā)展起著十分重要的作用，在國(guó)際上被稱(chēng)為“工業(yè)之母”，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著不容質(zhì)疑的作用。 模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同

5、時(shí)本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家被稱(chēng)為“點(diǎn)鐵成金”的“磁力工業(yè)” ；美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基石”;德國(guó)則認(rèn)為是所有工業(yè)中的“關(guān)鍵工業(yè)” ；日本模具協(xié)會(huì)也認(rèn)為“模具是促進(jìn)社會(huì)繁榮富裕的動(dòng)力” ，同時(shí)也是“整個(gè)工業(yè)發(fā)展的秘密”，是“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力” 。日本模具產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達(dá)到13000億日元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)日本機(jī)床總產(chǎn)值9000億日元。如今，世界模具工業(yè)的發(fā)展甚至己超過(guò)了新興的電子工業(yè)。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類(lèi)模具約占11%。 塑料模具工業(yè)是隨塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的。塑料工業(yè)是一門(mén)新興工業(yè)。自塑料問(wèn)

6、世后的幾十年以來(lái)，由于其原料豐富、制作方便和成本低廉，塑料工業(yè)發(fā)展很快，它在某些方面己取代了多種有色金屬、黑色金屬、水泥、橡膠、皮革、陶瓷、木材和玻璃等，成為各個(gè)工業(yè)部門(mén)不可缺少的材料。 目前在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)中都廣泛地使用著各式各樣的塑料制品。特別是在辦公設(shè)備、照相機(jī)、汽車(chē)、儀器儀表、機(jī)械制造、交通、電信、輕工、建筑業(yè)產(chǎn)品、日用品以及家用電器行業(yè)中的電視機(jī)、收錄機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱和手表的殼體等零件，都已經(jīng)向塑料化方向發(fā)展。近幾年來(lái)由于工程塑料制件的強(qiáng)度和精度等得到很大的提高，因而各種工程塑料零件的使用范圍正在不斷擴(kuò)大，預(yù)計(jì)今后隨著微型電子計(jì)算機(jī)的普及和汽車(chē)的微型化，塑料制件的使用范圍將

7、會(huì)越來(lái)越大，塑料工業(yè)的生產(chǎn)量也將迅速增長(zhǎng)，塑料的應(yīng)用將覆蓋國(guó)民經(jīng)濟(jì)所有部門(mén)，尤其在國(guó)防和尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中占有越來(lái)越重要的地位。目前，世界的塑料產(chǎn)量已超過(guò)有色金屬產(chǎn)量的總和。 塑料模具就是利用特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的塑料制品的工藝基礎(chǔ)裝備。用塑料模具生產(chǎn)的主要優(yōu)點(diǎn)是制造簡(jiǎn)便、材料利用高、生產(chǎn)率高、產(chǎn)品的尺寸規(guī)格一致，特別是對(duì)大批量生產(chǎn)的機(jī)電產(chǎn)品，更能獲得價(jià)廉物美的經(jīng)濟(jì)效果。塑料模具的現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造和現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展有極密切的關(guān)系。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，塑料模具工業(yè)也隨之迅速發(fā)展。 在我國(guó)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，模具工業(yè)的發(fā)展也十分迅速。1999年中國(guó)大陸制造工業(yè)對(duì)模具的總市

8、場(chǎng)需求量約為330億元，今后幾年仍將以每年10%以上的速度增長(zhǎng)。對(duì)于大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命—5/25/2008模具需求的增長(zhǎng)將遠(yuǎn)超過(guò)每年10%的增幅。汽車(chē)、摩托車(chē)行業(yè)的模具需求將占國(guó)內(nèi)模具市場(chǎng)的一半左右。1999年，國(guó)內(nèi)汽車(chē)年產(chǎn)量為183萬(wàn)輛，保有量為1500萬(wàn)輛，預(yù)計(jì)到2005年汽車(chē)年產(chǎn)量將達(dá)600萬(wàn)輛。僅汽車(chē)行業(yè)就將需要各種塑料件36萬(wàn)噸，而目前的生產(chǎn)能力僅為20多萬(wàn)噸，因此發(fā)展空間十分廣闊。家用電器，如彩電、冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)等，在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)很大。目前，我國(guó)的彩電的年產(chǎn)量己超過(guò)3200萬(wàn)臺(tái)，電冰箱、洗衣機(jī)和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過(guò)了100萬(wàn)臺(tái)。家用電器行業(yè)的飛速發(fā)展使之對(duì)模具的需求量極大。到

9、2010年，在建筑與建材行業(yè)方面，塑料門(mén)窗的普及率為30%，塑料管的普及率將達(dá)到50%，這些都會(huì)大大增加對(duì)模具的需求量。其它發(fā)展較快的行業(yè)，如電子、通訊和建筑材料等行業(yè)對(duì)模具的需求，都將對(duì)中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。 1.2 我國(guó)塑料模具現(xiàn)狀及地區(qū)分布 塑料成型所用的模具成為塑料成型模，是用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一種類(lèi)型。塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長(zhǎng)最快的工業(yè)門(mén)類(lèi)之一，它是隨著石油工業(yè)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的。自從聚氯乙烯塑料問(wèn)世以來(lái)，隨著高分子化學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及高分子合成技術(shù)、材料改進(jìn)技術(shù)的進(jìn)步、愈來(lái)愈多的具有優(yōu)異性能的高分子材料不斷涌現(xiàn)，從而促進(jìn)塑料工業(yè)的發(fā)展。目前，

10、塑料制件幾乎已經(jīng)進(jìn)入了一切工業(yè)部門(mén)以及人民日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。 按照塑料制件成型的方法不同，塑料成型模具通?？梢苑殖梢韵聨最?lèi)： （1）注射模 （2）壓縮模 （3）壓注模 （4）擠出模 （5）氣動(dòng)成型模 在中國(guó)，人們已經(jīng)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位，認(rèn)識(shí)到模具技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。我國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)l8英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6. 5kg大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車(chē)保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模

11、具。精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津榮天和機(jī)電有限公司和煙臺(tái)北極星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齒輪模具，所生產(chǎn)的這類(lèi)齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動(dòng)等要求都達(dá)到了國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設(shè)計(jì)軟件，糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線齒形要求。還能生產(chǎn)厚度僅為0. 08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門(mén)窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達(dá)0. 02 ~ 0. 05mm，表面粗糙度Ra0. 2 u m，模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達(dá)10~30萬(wàn)次，淬火鋼模達(dá)50 ~100萬(wàn)次，交貨

12、期較以前縮短，但和國(guó)外相比仍有較大差距。 成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29~34英寸電視機(jī)外殼以及一些厚壁零件的模具上運(yùn)用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。熱流道模具開(kāi)始推廣，有的廠采用率達(dá)20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率不到10%,與國(guó)外的50~80%相比，差距較大。 在制造技術(shù)方面，CAD/C

13、AM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個(gè)新臺(tái)階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國(guó)EDS的UG II、美國(guó)Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美國(guó)CV公司的CADS5、英國(guó)Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國(guó)AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn)，雖花費(fèi)了大量資金，但在我國(guó)模具行業(yè)中，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術(shù)對(duì)成型過(guò)程，如充模和冷卻等進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益

14、，促進(jìn)和推動(dòng)了我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。近年來(lái)，我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開(kāi)發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中科技大學(xué)開(kāi)發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應(yīng)國(guó)內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價(jià)格較低等特點(diǎn)為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件[1]。 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)己較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如:P20, 3Cr2Mo, PMS,SM I、SM II等，對(duì)模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響，但總體使用量仍較少。塑料模標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來(lái)越廣泛地得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國(guó)產(chǎn)的商品化的熱流道系

15、統(tǒng)元件。但目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度一般在30%以下，和國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家已達(dá)到70%-80%相比，仍有很大差距[3]。技術(shù)比較見(jiàn)表1 附表1: 國(guó)內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表 項(xiàng)目 國(guó)內(nèi) 國(guó)外 注塑模型腔精度 0. 005~0. 01mm 0.02~0.05mm 型腔表面粗糙度 Ra0.01~0. 05 um Ra0.20 um 非淬火鋼模具壽命 10-60萬(wàn)次 10~30萬(wàn)次 淬火鋼模具壽命 160~300萬(wàn)次 50~100萬(wàn)次 熱流道模具使用率 80%以上 總體不足10% 標(biāo)準(zhǔn)化程度 70~80% 小于30% 中型塑料模生產(chǎn)周期 一個(gè)月左右

16、 2~4個(gè)月 目前，全世界模具的年產(chǎn)值約為650億美元，我國(guó)模具工業(yè)的產(chǎn)值在國(guó)際上排名位居第三位，僅次于日本和美國(guó)。雖然近幾年來(lái)，我國(guó)模具工業(yè)的技術(shù)水平己取得了很大的進(jìn)步，但總體上與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家相比仍有較大的差距。 我國(guó)模具工業(yè)起步晚，底子薄，與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比有很大的差距，但在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠近2萬(wàn)家，從業(yè)人員約50萬(wàn)人，“九五”期間的年增長(zhǎng)率為13%. 2000年總產(chǎn)值為270億元，占世界總量的5%。但從總體上看，自產(chǎn)自用占主導(dǎo)地位，商品化模具僅為1/3左右，國(guó)內(nèi)模具生產(chǎn)仍供不應(yīng)求，特別是精密

17、、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具，仍主要依賴(lài)進(jìn)口。目前，就整個(gè)模具市場(chǎng)來(lái)看，進(jìn)口模具約占市場(chǎng)總量的20%左右，其中，中高檔模具進(jìn)口比例達(dá)40%以上。因此，近年來(lái)我國(guó)模具發(fā)展的重點(diǎn)放在精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具上，并取得了可喜的成績(jī)，模具進(jìn)口逐漸下降，模具技術(shù)和水平也有長(zhǎng)足的進(jìn)步。近年來(lái)，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命等中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專(zhuān)業(yè)模具廠數(shù)量增加較快，其能力提高顯著；“三資”及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速，尤其是“三資”企業(yè)目前已成為行業(yè)的主力軍；股份制改造步伐加快，等等。 從地區(qū)分布來(lái)說(shuō)，以珠江三角洲和長(zhǎng)江

18、三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江，這2個(gè)省的模具產(chǎn)值已占全國(guó)總量的六成以上。江蘇、上海、山東、安徽等地目前發(fā)展態(tài)勢(shì)也很好。我國(guó)模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三，但設(shè)計(jì)制造水平在總體上要比工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家落后許多，其差距主要表現(xiàn)在下列六方面： (1)國(guó)內(nèi)自配率不足80％，中低檔模具供過(guò)于求，中高檔模具自配率不足60％。 (2)企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)都不夠合理。 (3)模具產(chǎn)品水平和生產(chǎn)工藝水平總體上比國(guó)際先進(jìn)水平低許多，而模具生產(chǎn)周期卻要比國(guó)際先進(jìn)水平長(zhǎng)許多。 (4)開(kāi)發(fā)能力弱，經(jīng)濟(jì)效益欠

19、佳。我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例較低，水平也較低，不重視產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，在市場(chǎng)中常處于被動(dòng)地位。 (5)模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低。 (6)與國(guó)際先進(jìn)水平相比，模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)落后。 縱觀發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)模具工業(yè)的認(rèn)識(shí)與重視，我們感受到制造理念陳舊則是我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展滯后的直接原因。模具技術(shù)水平的高低，決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力，它已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。因此，模具是國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)與支持發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)品，現(xiàn)代模具是多學(xué)科知識(shí)集聚的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的裝備產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)、資金與勞動(dòng)相對(duì)密集。提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。模具標(biāo)準(zhǔn)件

20、是模具基礎(chǔ)，其大量應(yīng)用可縮短模具設(shè)計(jì)制造周期，同時(shí)也顯著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具質(zhì)量。 早在1989年，在國(guó)務(wù)院頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，模具被列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的首位。1997年以來(lái)，又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入《當(dāng)前國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》和《鼓勵(lì)外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》。經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，從1997年開(kāi)始對(duì)部分模具企業(yè)實(shí)行了增值稅返還70%的優(yōu)惠政策。所有這些國(guó)家對(duì)模具工業(yè)采取的優(yōu)惠政策也

21、將對(duì)其發(fā)展提供有力支持[1]。 在科技發(fā)展中，人是第一因素，因此我們要特別注重對(duì)知識(shí)的更新與學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合，培養(yǎng)更多的模具人才，搞好技術(shù)創(chuàng)新，提高模具設(shè)計(jì)制造水平。在制造中積極采用多媒體與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，逐步走向網(wǎng)絡(luò)化、智能化環(huán)境，實(shí)現(xiàn)模具企業(yè)的敏捷制造、動(dòng)態(tài)聯(lián)盟與系統(tǒng)集成。我國(guó)模具工業(yè)一個(gè)完全信息化的、充滿著朝氣和希望而又實(shí)實(shí)在在的新時(shí)代即將到來(lái)。 1.3 塑料模具的發(fā)展趨勢(shì) 在信息社會(huì)和經(jīng)濟(jì)全球化不斷發(fā)展的進(jìn)程中，模具行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)快速方面發(fā)展，技術(shù)含量不斷提高，模具生產(chǎn)向著信息化、數(shù)字化、無(wú)圖化、精細(xì)化、自動(dòng)化方面發(fā)展；模具

22、企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化、經(jīng)營(yíng)國(guó)際化方向發(fā)展。 考察國(guó)內(nèi)外模具工業(yè)的現(xiàn)狀及我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代工業(yè)品生產(chǎn)中模具的地位，從塑料成型模具的設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)實(shí)踐和制造技術(shù)出發(fā)，設(shè)計(jì)與制造大致有以下幾個(gè)方面的發(fā)展趨勢(shì)。 （1）CAD/CAM/CAE技術(shù)在模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用 （2）大力發(fā)展快速原型制造 （3）研究和應(yīng)用模具的快速測(cè)量技術(shù)與逆向工程 （4）發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和采用先進(jìn)的熱處理和表面處理技術(shù) （5）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率 （6）模具的復(fù)雜化、精密化與大型化 （7）采用高速數(shù)控銑削技術(shù) （8）優(yōu)質(zhì)模具材料的研制及正確選用； （9）

23、模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的研制與應(yīng)用； （10）虛擬技術(shù)和納米技術(shù)等的逐步應(yīng)用。 在模具方面，我國(guó)模具總量雖已位居世界第三，但設(shè)計(jì)制造水平總體上比德、美、日、法、意等發(fā)達(dá)國(guó)家落后許多，模具商品化和標(biāo)準(zhǔn)化程度比國(guó)際水平低許多。在模具價(jià)格方面，我國(guó)比發(fā)達(dá)國(guó)家低許多，約為發(fā)達(dá)國(guó)家的1/3~1/5，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家將模具向我國(guó)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)進(jìn)一步明朗化。 目前為止，我國(guó)在塑料模的制造精度、模具標(biāo)準(zhǔn)化程度、制造周期、模具壽命以及塑料成型設(shè)備的自動(dòng)化程度和精度等方面已經(jīng)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但與國(guó)外工業(yè)先進(jìn)國(guó)家相比，仍有一定的差距。許多精密技術(shù)、大型薄壁和長(zhǎng)壽命塑料模具自主開(kāi)發(fā)的生產(chǎn)能力還較薄弱。要加速發(fā)展模具工業(yè)，應(yīng)在

24、模具先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)、先進(jìn)的制造技術(shù)和開(kāi)發(fā)研制優(yōu)質(zhì)的模具材料等方面下工夫，以提高模具的整體制造水平和模具在國(guó)內(nèi)、國(guó)際的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。 1.4 注塑模具CAD發(fā)展概況及趨勢(shì) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)((Computer Aided Design, CAD)是當(dāng)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)水平的迅速提高，CAD技術(shù)及其應(yīng)用一直處于日新月異的發(fā)展浪潮中。作為CAD技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)十分重要的方面，塑料模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、模擬分析與制造，即模具CAD、CAE和CAM也一直是國(guó)內(nèi)外普遍關(guān)注的熱點(diǎn)。 三十多年來(lái)，國(guó)外注射模CAD技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速。70年代己開(kāi)始應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)熔融塑料在

25、圓盤(pán)形、管形和長(zhǎng)方形型腔內(nèi)的流動(dòng)情況進(jìn)行分析。80年代初，人們成功地采用有限元法分析三維型腔內(nèi)塑料熔體的流動(dòng)過(guò)程，使設(shè)計(jì)人員可以依據(jù)理論分析并結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)，在模具制造前對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和修改，以減少試模時(shí)間，提高模具質(zhì)量。近十年來(lái)，注射模CAD技術(shù)在不斷進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)研究的同時(shí)，十分注意向?qū)嵱没A段發(fā)展，一些高水平的商品軟件逐步推出，并在推廣和實(shí)際使用中不斷改進(jìn)、提高和完善。比較有代表性的軟件系統(tǒng)有: ·澳大利亞Moldflow PTY公司的Moldflow系統(tǒng)該系統(tǒng)具有很強(qiáng)的注射模分析模擬功能，包括繪制型腔圖形的線框造型軟件SHOD，有限元網(wǎng)格生成軟件FMESH，流動(dòng)分析軟件FLOW，

26、冷卻分析軟件COOLING，流動(dòng)、冷卻分析結(jié)果和模架應(yīng)力場(chǎng)分布的可視化顯示軟件FRES以及翹曲分析模擬軟件。 ·美國(guó)CRATEK公司的注射模CAD/CAM/CAE系統(tǒng)該系統(tǒng)包括三維幾何形狀描述軟件OPTIMOLD III，二維注射流動(dòng)分析軟件SIMUFLOW，三維有限元流動(dòng)分析軟件SLMUFLOW 3D，冷卻分析軟件SIMUCOOL，標(biāo)準(zhǔn)模架(美國(guó)DME標(biāo)準(zhǔn))選擇軟件OPTIMOLD等部分。 ·美國(guó)和意大利的Plastics&Computer Inc公司的TMCONCEPT專(zhuān)家系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括材料選擇TMC-MS、注射工藝條件和模具費(fèi)用優(yōu)化TMC-MCO、注射流動(dòng)分析TMC-FA、型腔尺寸

27、設(shè)計(jì)TMC-CSE和模具傳熱分析TMC-MTA等功能模塊。 ·德國(guó)IKV研究所的CADMOULD系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有注射模流動(dòng)分析、冷卻分析和力學(xué)性能校核等功能，CAD-MOULD-MEFISTO系統(tǒng)則采用有限元法進(jìn)行三維型腔的流動(dòng)分析。 我國(guó)在注射模CAD技術(shù)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用及研究方面起步較晚。從80年代中期開(kāi)始，國(guó)內(nèi)部分大中型企業(yè)先后引進(jìn)了一些國(guó)外知名度較高的注塑模CAD系統(tǒng)。同時(shí)，某些高等學(xué)校和科研院所也開(kāi)始了注塑模CAD系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā)工作。 多年來(lái)，我國(guó)對(duì)注射模設(shè)計(jì)制造技術(shù)及其CAD的開(kāi)發(fā)應(yīng)用十分重視，在“八五”期間，這方面安排了“大型薄壁深腔注射模具制造技術(shù)”、“多型腔小模數(shù)齒輪精密

28、模具制造技術(shù)”和“實(shí)用CAD/CAM技術(shù)在精密注射模制造中的應(yīng)用”等國(guó)家重點(diǎn)企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，還安排了國(guó)家“八五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“塑料注射模CAD/CAM/CAE集成系統(tǒng)研究”。這些項(xiàng)目的成果對(duì)促進(jìn)我國(guó)注射模CAD技術(shù)的迅速發(fā)展起到了重要作用，使我國(guó)注射模CAD技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平得到很快提高。 我國(guó)在注射模CAD技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)方面較具代表性的工作有: ·華中理工大學(xué)是國(guó)內(nèi)較早自行開(kāi)發(fā)研究注射模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的單位之自80年代中期開(kāi)始，就在注塑模流動(dòng)分析模擬和冷卻分析模擬方面進(jìn)行了較深入的研究與開(kāi)發(fā)工作，并推出了塑料注射模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)HSC-1。該系統(tǒng)包括塑料

29、制品三維形狀輸入、流動(dòng)模擬、冷卻分析、型腔強(qiáng)度與剛度校核及模具圖設(shè)計(jì)與繪制等功能，在一些企業(yè)單位應(yīng)用取得較好效果，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)商品化。 ·上海交通大學(xué)從1983年開(kāi)始，對(duì)注射模CAD進(jìn)行了多方面的研究。在國(guó)內(nèi)首次將人工智能技術(shù)引入注射模CAD系統(tǒng)中，并于1988年開(kāi)發(fā)出集成化注射模智能CAD系統(tǒng)?，F(xiàn)在在工作站UG II平臺(tái)上進(jìn)一步開(kāi)發(fā)智能CAD/CAE/CAM系統(tǒng)。 ·北京航空航天大學(xué)華正模具研究所開(kāi)發(fā)的注射模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)具有塑料產(chǎn)品線框造型、曲面造型、分析模擬和數(shù)控仿真與數(shù)控加工程序生成等功能，具有很高的技術(shù)水平與實(shí)用價(jià)值。 ·浙江大學(xué)基于工作站的UG II系統(tǒng)開(kāi)發(fā)出精密注射

30、模CAD/CAM系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用特征造型技術(shù)構(gòu)造產(chǎn)品模型，使形狀特征表達(dá)與工藝信息描述統(tǒng)一，并利用特征反轉(zhuǎn)映射實(shí)現(xiàn)了型腔模型的快速生成。 ·合肥工業(yè)大學(xué)在注射模結(jié)構(gòu)CAD技術(shù)方面進(jìn)行了多年的研究與開(kāi)發(fā)工作，先后研制出微機(jī)注塑模CAD系統(tǒng)PMCAD和微機(jī)注塑模CAD三維系統(tǒng)IPMCAD V3.0，取得了較好的成績(jī)。IPMCAD3.0系統(tǒng)在微機(jī)上采用三維實(shí)體模型、實(shí)體造型技術(shù)，使系統(tǒng)在設(shè)計(jì)效率和通用性?xún)煞矫娑嫉玫捷^好的兼顧。現(xiàn)在以AutoCAD 813.0和MDT作為環(huán)境，進(jìn)一步采用參數(shù)化特征模型、特征建模技術(shù)和裝配模型技術(shù)，研制出注射模CAD三維參數(shù)化系統(tǒng)IPMCAD V4.0，在技術(shù)水平、

31、實(shí)用性與通用性方面都達(dá)到較高水平[4]。 塑料模以后的發(fā)展主要有以下幾方面： 1、注射模CAD實(shí)用化； 2、擠塑模CAD的開(kāi)發(fā)； 3、壓模CAD的開(kāi)發(fā)； 4、塑料專(zhuān)用鋼材系列化 2．塑件分析 塑件的分析是對(duì)所要成型的產(chǎn)品有個(gè)初步的了解，在接受設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)以后就要對(duì)塑料的品種、批量的大小、尺寸精度與技術(shù)條件，產(chǎn)品的功用及工作條件有個(gè)整體概念，以便在設(shè)計(jì)模具時(shí)優(yōu)選各種方式來(lái)成型塑件。仔細(xì)閱讀塑件制品零件圖，從制品的塑料品種，塑件形狀，尺寸精度，表面粗糙度等各方面考慮注塑成型工藝的可行性和經(jīng)濟(jì)性，必要時(shí)，要與產(chǎn)品設(shè)計(jì)者探討塑件的材料種類(lèi)與結(jié)構(gòu)修改的可能性。 2.1 塑件

32、的簡(jiǎn)介 2．1.1 塑件設(shè)計(jì)要求 本設(shè)計(jì)的塑件是工廠給的，是關(guān)于汽車(chē)濾清器的一個(gè)零部件。塑件各項(xiàng)要求 ： 1、材料名稱(chēng)：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）； 2、生產(chǎn)綱領(lǐng)：中小批量生產(chǎn) 3.尺寸精度：一般精度（MT3） 4、色調(diào)：黑色； 塑件圖如下： 附圖1 其設(shè)計(jì)要求就是根據(jù)其外形，做出這個(gè)塑料模具。 2.1.2塑件結(jié)構(gòu)分析 （1）、開(kāi)模方向 由零件的三維圖分析，作為外殼類(lèi)產(chǎn)品，外表面的表面質(zhì)量是比較重要的，再根據(jù)模具

33、的結(jié)構(gòu)分析得到，產(chǎn)品的外表面應(yīng)該在定模上，在產(chǎn)品的分型面設(shè)置推出機(jī)構(gòu)，所以開(kāi)模方向應(yīng)沿零件的Z軸。 （2）、收縮率 ABS的收縮率為0.3%～0.6%，在設(shè)計(jì)本產(chǎn)品時(shí)，結(jié)合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn)和材料的特性，在本設(shè)計(jì)中，零件的收縮率為0.5%。 （3）、零件壁厚 本產(chǎn)品的壁厚設(shè)置為1.0mm，是根據(jù)零件的工作要求、擺放位置和ABS的化學(xué)和流動(dòng)特性確定的。 （4）、脫模斜度 根據(jù)產(chǎn)品的外型，結(jié)合產(chǎn)品的工作條件、工藝特點(diǎn)，為提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和表面質(zhì)量，脫模斜度設(shè)置為1°。 （5）、圓角 塑件在面與面之間都設(shè)計(jì)了圓角過(guò)渡，這樣不僅可以避免塑件尖角處的應(yīng)力集中，提高塑件強(qiáng)度，而且可以改善

34、物料的流動(dòng)狀態(tài)，降低充模阻力，便于充模。 （6）、塑件尺寸精度分析 1、影響塑件尺寸精度的因素 ①和模具直接有關(guān)系 模具的形式或基本結(jié)構(gòu)；模具的加工制造誤差；模具的磨損、變形、熱膨脹。 ②和塑料有關(guān)的原因 塑料的標(biāo)準(zhǔn)收縮率的變化；塑料的成型收縮、流動(dòng)性、結(jié)晶化程度的差異；再生塑料的混合、著色劑等添加劑的影響；塑料中的水分以及揮發(fā)和分解氣體的影響。 ③和成型工藝有關(guān)的原因 由于成型條件變化造成的成型收縮率的波動(dòng)；成型操作變化的影響；脫模頂出時(shí)的塑料變形，彈性恢復(fù)。 ④和成型后實(shí)效有關(guān)的原因 周?chē)鷾囟取穸炔煌斐傻某叽缱兓?；塑料的塑性變形及因?yàn)?/p>

35、外力作用產(chǎn)生的蠕變、彈性恢復(fù)；殘余應(yīng)力、殘余變形起的變化。 （7） 塑件的尺寸公差 本塑件在使用上不需要采用高精度等級(jí)，但為了不影響塑件的美觀，也不能采用低精度等級(jí)。同時(shí)，考慮到本盒子材料的性能和成型工藝特點(diǎn)，經(jīng)查表《模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)》，精度等級(jí)選為3級(jí)。 2.1.3 塑件原材料分析 塑件的原材料是ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）的成型特性和工藝特性： 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS） 英文名稱(chēng):Acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer　 ABS外觀上是淡黃色非晶態(tài)樹(shù)脂，不透明，密度與聚苯乙烯基本

36、相同。ABS具有良好的綜合物理力學(xué)性能，耐熱，耐腐，耐油，耐磨、尺寸穩(wěn)定，加工性能優(yōu)良，它具有三種單體所賦予的優(yōu)點(diǎn)。其中丙烯腈賦予材料良好的剛性、硬度、耐油耐腐、良好的著色性和電鍍性；丁二烯賦予材料良好的韌性、耐寒性；苯乙烯賦予材料剛性、硬度、光澤性和良好的加工流動(dòng)性。改變?nèi)M分的比例，可以調(diào)節(jié)材料性能。 ABS為無(wú)定形聚合物，無(wú)明顯熔點(diǎn)，熔融流動(dòng)溫度不太高，隨所含三種單體比例不同，在160~190℃范圍即具有充分的流動(dòng)性，且熱穩(wěn)定性較好，在約高于285℃時(shí)才出現(xiàn)分解現(xiàn)象，因此加工溫度范圍較寬。ABS熔體具有明顯的非牛頓性，提高成型壓力可以使熔體粘度明顯減小，粘度隨溫度升高也會(huì)明顯下降。A

37、BS吸水率約在0.2%~0.45%之間，但由于熔體粘度不太高，故對(duì)于要求不高的制品，可以不經(jīng)干燥，但干燥可使制品具有更好的表面光澤并可改善內(nèi)在質(zhì)量。在80~90℃下干燥2~3h,可以滿足各種成型要求。ABS具有較小的成型收縮率，收縮率變化最大范圍約為0.3%~0.8%，在多數(shù)情況下，其變化小于該范圍。注塑是ABS塑料最重要的成型方法，常采用螺桿式注塑機(jī)，后者更適于形狀復(fù)雜制品、大型制品成型。 表2.1:材料性能參數(shù)表 ABS 密 度 1.05 收 縮 率 0.3~0.8 熔 點(diǎn) 130~160 熱變形溫度（45N/cm2） 65~98

38、 模具溫度 60~80 噴嘴溫度 180~190 中段溫度 180~230 后段溫度 150~170 注射壓力 60~100 塑化形式 螺桿式 柱塞式 拉伸強(qiáng)度 33~49 拉伸彈性模量 1.8 彎曲強(qiáng)度 80 彎曲彈性模量 1.4 壓縮強(qiáng)度 18~39 缺口沖擊強(qiáng)度 11~20 硬 度 R62~86 體積電阻率 1016 介電常數(shù) 60Hz2.4~5.0 擊穿電壓 - 外 觀 淺象牙色或白色不透明 特 點(diǎn) 耐熱、表面硬度高、，尺寸穩(wěn)定、耐化學(xué)及電性能好，易成型加工，可鍍鉻 特點(diǎn)：耐熱、表面硬度

39、高、尺寸穩(wěn)定、耐化學(xué)及電性能好，易成型加工，可鍍鉻。 材料ABS,其綜合性能優(yōu)異，具有較高的力學(xué)性能，流動(dòng)性好，易于成型；成型收縮率小，理論計(jì)算收縮率為0．5％ ；溢料值為0．04 mm；比熱容較低，在模具中凝固較快，模塑周期短。制件尺寸穩(wěn)定，表面光亮。 2.2.注射工藝選擇 2.2.1 ABS塑料的干燥 ABS塑料的吸濕性和對(duì)水分的敏感性較大，在加工前進(jìn)行充分的干燥和預(yù)熱，不單能消除水汽造成的制件表面煙花狀泡帶、銀絲，而且還有助于塑料的塑化，減少制件表面色斑和云紋。ABS原料需要控制水分在0.3%以下[5]。 注塑前的干燥條件是：干冬季節(jié)在75～80℃以下，干燥2～3h，夏季雨水天

40、在80～90℃下，干燥4～8h，干燥達(dá)8～16h可避免因微量水汽的存在導(dǎo)致制件表面霧斑。在此，由于復(fù)印機(jī)零件屬批量件要求自動(dòng)化程度高實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)選用烘干料斗并裝備熱風(fēng)料斗干燥器，以免干燥好的ABS在料斗中再度吸潮[20]。 (1) 注射溫度： 表2.2: ABS工藝參數(shù)表 工藝參數(shù) 通用型ABS 料桶后部溫度 180~200 料桶中部溫度 210~230 料桶前部溫度 200~210 噴嘴溫度/℃ 180~190 模具溫度/℃ 50~70 ABS塑料非牛頓性較強(qiáng)，在熔化過(guò)程溫度升高時(shí)，其熔融降低很小，但一旦達(dá)到塑化溫度(適宜加工的溫度范圍，如

41、220～250℃)，如果繼續(xù)盲目升溫，必將導(dǎo)致耐熱性不太高的ABS的熱降解反而使熔融粘度增大，注塑更困難，制件的機(jī)械性能也下降。 2.2.2注射壓力 ABS熔融的粘度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高，在注射時(shí)要采用較高的注射壓力。但并非所有ABS制件都要施用高壓，考慮到本制件小型、構(gòu)造不算非常復(fù)雜、厚度中等可以用較低的注射壓力。注制過(guò)程中，澆口封閉瞬間型腔內(nèi)的壓力大小決定了制件的表面質(zhì)量及銀絲狀缺陷的程度。壓力過(guò)小，塑料收縮大，與型腔表面脫離接觸的機(jī)會(huì)大，制件表面容易霧化。壓力過(guò)大，塑料與型腔表面摩擦作用強(qiáng)烈，容易造成粘模[6]。 2.2.3注射速度 ABS塑料采用中等注射速度效果較好。當(dāng)注

42、射速度過(guò)快時(shí)，塑料易燒焦或分解析出氣化物，從而在制件上出現(xiàn)熔接痕、光澤差及澆口附近塑料發(fā)紅等缺陷。并且此零件較多棱角，要保證有足夠高的注射速度，否則難以充滿。 2.2.4模具溫度 ABS的成型溫度相對(duì)較高，模具溫度也相對(duì)較高。一般調(diào)節(jié)模溫為75～85％，當(dāng)生產(chǎn)具有較大投影面積制件時(shí)，定模溫度要求70～80℃，動(dòng)模溫度要求50～60℃。此零件屬中小型制件，形狀也不算復(fù)雜不用考慮專(zhuān)門(mén)對(duì)模具加熱。 2.2.5料量控制 注塑機(jī)注塑ABS塑料時(shí)，其每次注射量?jī)H達(dá)標(biāo)準(zhǔn)注射量的75％。為了提高制件質(zhì)量及尺寸穩(wěn)定，表面光澤、色調(diào)的均勻，注射量選為標(biāo)定注射量的50％[6]。 通常要確保注塑機(jī)生產(chǎn)條件及

43、參數(shù)有一個(gè)很寬的范圍，使大多數(shù)的產(chǎn)品和生產(chǎn)能力要求包含于這范圍內(nèi)，并且在調(diào)整確定這范圍的過(guò)程時(shí)盡量按常規(guī)的工藝流程，這種生產(chǎn)條件范圍愈大，生產(chǎn)過(guò)程愈穩(wěn)定，使注塑產(chǎn)品愈不容易受到生產(chǎn)條件的改變而產(chǎn)生明顯的質(zhì)量降低。 2.3 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)，提高設(shè)備利用率，確定模具型腔數(shù)。經(jīng)（Pro/E）計(jì)算塑件體積為： 體積 = 1.2546031e+05 毫米^3 曲面面積 = 2.5329941e+05 毫米^2 密度 = 1.0500000e-06 公噸 / 毫米^3 質(zhì)量 = 1.3173333e-01 公噸

44、 3. 注塑成型的準(zhǔn)備 3.1 注塑成型工藝簡(jiǎn)介 注塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注塑機(jī)的料斗送入高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流狀態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動(dòng)下，以很大的流速通過(guò)機(jī)筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的保壓冷卻以后，開(kāi)啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。一般分為三個(gè)階段的工作。 圖3-1 注塑成型壓力—時(shí)間曲線 3.1.1物料準(zhǔn)備 成型前應(yīng)對(duì)物料的外觀色澤、顆粒情況，有無(wú)雜質(zhì)等進(jìn)行檢驗(yàn)，并測(cè)試其熱穩(wěn)定性，流動(dòng)性和收縮率等指標(biāo)。對(duì)于吸濕性強(qiáng)的塑料，應(yīng)根據(jù)注射成型

45、工藝允許的含水量進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥，若有嵌件，還要知道嵌件的熱膨脹系數(shù)，對(duì)模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，以避免收縮應(yīng)力和裂紋，有的塑料制品還需要選用脫模劑，以利于脫模。 3.1.2注塑過(guò)程 塑料在料筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，進(jìn)入模腔內(nèi)的流動(dòng)可分為注射，保壓，倒流和冷卻四個(gè)階段，注塑過(guò)程可以用如圖所示3.1所示。圖中T0代表螺桿或柱塞開(kāi)始注射熔體的時(shí)刻；當(dāng)模腔充滿熔體（T=T1）時(shí)，熔體壓力迅速上升，達(dá)到最大值P0。從時(shí)間T1到T2，塑料仍處于螺桿（或柱塞）的壓力下，熔體會(huì)繼續(xù)流入模腔內(nèi)以彌補(bǔ)因冷卻收縮而產(chǎn)生的空隙。由于塑料仍在流動(dòng)，而溫度又在不斷下降，定向分子（分子鏈的一端在模腔壁固化，另一端沿流

46、動(dòng)方向排列）容易被凝結(jié)，所以這一階段是大分子定向形成的主要階段。這一階段的時(shí)間越長(zhǎng)，分子定向的程度越高。從螺桿開(kāi)始后退到結(jié)束（時(shí)間從T2到T3），由于模腔內(nèi)的壓力比流道內(nèi)高，會(huì)發(fā)生熔體倒流，從而使模腔內(nèi)的壓力迅速下降。倒流一直進(jìn)行到澆口處熔體凝結(jié)時(shí)為止。其中，塑料凝結(jié)時(shí)的壓力和溫度是決定塑料制件平均收縮率的重要因素。 3.1.3制件后處理 由于成型過(guò)程中塑料熔體在溫度和壓力下的變形流動(dòng)非常復(fù)雜，再加上流動(dòng)前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同，制件內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的結(jié)晶、取向和收縮，導(dǎo)致制件內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)晶、取向和收縮應(yīng)力，脫模后除引起時(shí)效變形外，還會(huì)使制件的力學(xué)性能，光學(xué)性能及表觀質(zhì)量變壞，

47、嚴(yán)重時(shí)會(huì)開(kāi)裂。故有的塑件需要進(jìn)行后處理，常用的后處理方法有退火和調(diào)濕兩種。 退火是為了消除或降低制件成型后的殘余應(yīng)力，此外，退火還可以對(duì)制件進(jìn)行解除取向，并降低制件硬度和提高韌性，溫度一般在塑件使用溫度以上的10~20度至熱變形溫度以下10~20度之間；調(diào)濕處理是一種調(diào)整制件含水量的后處理工序，主要用于吸濕性很強(qiáng)、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件.調(diào)濕處理所用的加熱介質(zhì)一般為沸水或醋酸鉀溶液（沸點(diǎn)為121℃，加熱溫度為100～121℃，保溫時(shí)間與制件厚度有關(guān)，通常取2～9小時(shí)。 3.2 注塑成型工藝條件 3.2.1成型溫度 注塑成型過(guò)程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。

48、噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口發(fā)生“流涎現(xiàn)象”；模具溫度一般通過(guò)冷卻系統(tǒng)來(lái)控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應(yīng)避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。ABS與溫度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如上章 表2-2所示。 3.2.2成型壓力 注射成型過(guò)程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。注射壓力用以克服熔體從料筒向型腔流動(dòng)的阻力，提供充模速度及對(duì)熔料進(jìn)行壓實(shí)等。保壓力的大小取決于模具對(duì)熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關(guān)。對(duì)于像PS流動(dòng)性好的料，保壓力應(yīng)該小些，以避免產(chǎn)生飛邊，保壓力可取略低于注射壓力。背壓力是指注塑機(jī)螺桿頂部的熔體在螺桿

49、轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所受到的壓力，背壓力除了可驅(qū)除物料中的空氣，提高熔體密實(shí)程度之外，還可以使熔體內(nèi)壓力增大，螺桿后退速度減小，塑化時(shí)的剪切作用增強(qiáng)，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，背壓的使用范圍約為3.4~27.5MPA。 3.2.3成型時(shí)間 完成一次注塑成型過(guò)程所需要的時(shí)間稱(chēng)為成型周期。包括注射時(shí)間，保壓時(shí)間，冷卻時(shí)間，其他時(shí)間（開(kāi)模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等），在保證塑件質(zhì)量的前提下盡量減小成型周期的各段時(shí)間，以提高生產(chǎn)率，其中，最重要的是注射時(shí)間和冷卻時(shí)間，在實(shí)際生產(chǎn)中注射時(shí)間一般為3~5秒，保壓時(shí)間一般為20~120秒，冷卻時(shí)間一般為30~120秒（這三個(gè)時(shí)間都是根據(jù)塑件

50、的質(zhì)量來(lái)決定的，質(zhì)量越大則相應(yīng)的時(shí)間越長(zhǎng)）。確定成型周期的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值如表3-1所示 表3-1 成型周期與壁厚關(guān)系 制件壁厚 /mm 成型周期 / s 制件壁厚 / mm 成型周期 / s 0.5 10 2.5 35 1.0 15 3.0 45 1.5 22 3.5 65 2.0 28 4.0 85 經(jīng)過(guò)上面的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)，因?yàn)楦鱾€(gè)推薦值有差別，而且有的與實(shí)際注塑成型時(shí)的參數(shù)設(shè)置也不一致，結(jié)合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參

51、數(shù)如表3-2所示： 表3-2 制品成型工藝參數(shù)初步確定 特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容 注塑機(jī)類(lèi)型 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 30-60 噴嘴形式 直通式 模具溫度 60-70 噴嘴溫度(℃) 170-180 后段溫度(℃) 150-170 中段溫度(℃) 210-230 前段溫

52、度(℃) 180-200 注射壓力MPa 60-100 保壓力MPa 50-70 注射時(shí)間s 20-90 保壓時(shí)間 s 15-30 冷卻時(shí)間s 20-120 其他時(shí)間s 3 成型周期s 40-60 成型收縮(%) 0.5 干燥溫度(℃) 60

53、-80 干燥時(shí)間(h) 1~3 h 4. 擬定模具結(jié)構(gòu)形式 4.1 確定型腔數(shù)量及排列方式 當(dāng)塑料制件的設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，并選定所用塑料后，就需要考慮是采用單型腔模還是多型腔模。與多型腔模相比，單型腔模具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1、塑料制件的形狀與尺寸精度始終一致； 2、工藝參數(shù)易于控制； 3、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，設(shè)計(jì)制造、維修大為簡(jiǎn)化。 一般來(lái)說(shuō)，精度要求高的小型制品和中大型制品優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，但對(duì)于精度要求不高的小型制品（沒(méi)有配合精度要求），形狀簡(jiǎn)單，又是大批量生產(chǎn)時(shí)

54、，若采用多型腔模具可提供獨(dú)特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。 根據(jù)塑件的技術(shù)要求，要求中小批量生產(chǎn)，初步設(shè)計(jì)型腔數(shù)量為“一出一”即一模一腔，因此我們?cè)O(shè)計(jì)的模具為單型腔的模具。 4.2 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 由于塑件外觀質(zhì)量要求高，尺寸精度要求一般（MT3），根據(jù)塑件的形狀，采用一個(gè)分型面，一模一腔。 5. 注塑機(jī)選用 注射機(jī)是注射成型的設(shè)備，注射模是安裝在注射機(jī)上生產(chǎn)的。注射機(jī)選用得是否合理，直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，因此，在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)所選用活動(dòng)注射機(jī)的相關(guān)技術(shù)參數(shù)有全面的了解。 5.1 注塑機(jī)簡(jiǎn)介 1956年制造出世界上

55、第一臺(tái)往復(fù)螺桿式注塑機(jī),這是注塑成型工藝技術(shù)的一大突破,目前注塑機(jī)加工的塑料量是塑料產(chǎn)量的30%;注塑機(jī)的產(chǎn)量占整個(gè)塑料機(jī)械產(chǎn)量的50%.成為塑料成型設(shè)備制造業(yè)中增長(zhǎng)最快,產(chǎn)量最多的機(jī)種之一. 注塑機(jī)的分類(lèi)方式很多,目前尚未形成完全統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的分類(lèi)方法.常用的說(shuō)法有: （1）按設(shè)備外形特征分類(lèi):臥式,立式,直角式,多工位注塑機(jī)； （2）按加工能力分類(lèi):超小型,小型,中型,大型和超大型注塑機(jī)。 此外還有按用途分類(lèi)和按合模裝置的特征分類(lèi),但日常生活中用的較少 5.2 注塑機(jī)基本參數(shù) 注塑機(jī)的主要參數(shù)有公稱(chēng)注射量,注射壓力,注射速度,塑化能力,鎖模力,合模裝置的基本尺寸,開(kāi)合模速度,空循環(huán)

56、時(shí)間等.這些參數(shù)是設(shè)計(jì),制造,購(gòu)買(mǎi)和使用注塑機(jī)的主要依據(jù). (1)公稱(chēng)注塑量；指在對(duì)空注射的情況下,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時(shí),注射裝置所能達(dá)到的最大注射量,反映了注塑機(jī)的加工能力. (2)注射壓力；為了克服熔料流經(jīng)噴嘴,澆道和型腔時(shí)的流動(dòng)阻力,螺桿(或柱塞)對(duì)熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱(chēng)為注射壓力. (3)注射速率；為了使熔料及時(shí)充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外,熔料還必須有一定的流動(dòng)速率,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時(shí)間或注射速度. 常用的注射速率如表5-1所示: 表5-1 注射量與注射時(shí)間的關(guān)系 注射量/CM 125 250

57、 500 1000 2000 4000 6000 10000 注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000 注射時(shí)間/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5 （4)塑化能力；單位時(shí)間內(nèi)所能塑化的物料量.塑化能力應(yīng)與注塑機(jī)的整個(gè)成型周期配合協(xié)調(diào),若塑化能力高而機(jī)器的空循環(huán)時(shí)間長(zhǎng),則不能發(fā)揮塑化裝置的能力,反之則會(huì)加長(zhǎng)成型周期. (5)鎖模力；注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用下模

58、具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開(kāi). (6)合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開(kāi)距,動(dòng)模板的行程,模具最大厚度與最小厚度等.這些參數(shù)規(guī)定了機(jī)器加工制件所使用的模具尺寸范圍. (7)開(kāi)合模速度；為使模具閉合時(shí)平穩(wěn),以及開(kāi)模,推出制件時(shí)不使塑料制件損壞,要求模板在整個(gè)行程中的速度要合理,即合模時(shí)從快到慢,開(kāi)模時(shí)由慢到快在到停. (8)空循環(huán)時(shí)間；在沒(méi)有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等動(dòng)作的情況下,完成一次循環(huán)所需的時(shí)間 5.3注射機(jī)的選用原則 （1）塑件及澆道凝料的總?cè)萘浚w積或重量）應(yīng)小于注射機(jī)額定容量（體積或容量）的0.8倍； （2）模具成型時(shí)需用的注射壓力應(yīng)小于所選用注

59、射機(jī)的最大注射壓力； （3）模具型腔注射時(shí)所產(chǎn)生的壓力必須要小于注射機(jī)的鎖模力； （4）模具的閉模高度應(yīng)在注射機(jī)最大，最小閉合高度之間； （5）模具脫模取出朔件所需的距離應(yīng)小于所選注射機(jī)的開(kāi)模行程； （6）模具的外形尺寸及安裝尺寸必須與所選注射機(jī)模板適應(yīng)，既模具最大外形尺寸安裝時(shí)應(yīng)不受拉桿間距的影響，模具安裝用的定位環(huán)尺寸應(yīng)與機(jī)床定位孔直徑相配合；模具的模板各安裝孔應(yīng)與注射機(jī)固定模板的安裝孔相對(duì)應(yīng)、機(jī)床噴嘴孔徑和球面半徑應(yīng)與模具進(jìn)料孔相對(duì)應(yīng)，注射機(jī)的開(kāi)模行程應(yīng)滿足脫件條件。 5.4選擇注塑機(jī) （1）由公稱(chēng)注射量選定注射機(jī) 由注射量選定注射機(jī).由PRO/E建模分析得（材料密度取1.

60、05g/cm^3）: 塑件體積為： 體積V1 = 1.2546031e+05 毫米^3 考慮到澆注系統(tǒng)及泄露，查閱《模具實(shí)用技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》及《塑料模具設(shè)計(jì)》， 流道凝料V’=15cm^3 (流道凝料的體積(質(zhì)量)是個(gè)未知數(shù),根據(jù)手冊(cè)0.5V(0.5M)來(lái)估算,塑件越大則比例可以取的越小)； 實(shí)際注射體積為:V =125.46031+15=140.46031cm^3 ； 實(shí)際注射質(zhì)量為M =147.483326g； 根據(jù)實(shí)際注射量應(yīng)小于0.8倍公稱(chēng)注射量原則, 即： 0.8V0 ≧ V

61、 （3—1） V0 = V /0.8 =147.483326/0.8 =184.354158 cm^3 ； （2）由鎖模力選定注射機(jī) FF= A·P （3—2） =26376×30 =791.280 （KN） 式中F—注射機(jī)的鎖模力（N）； A—塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和，由PRO/E軟件分析得A=26376 ; P—型腔壓力，取P=30MP ； 結(jié)合上面兩項(xiàng)的計(jì)算，初步確定注塑機(jī)為表5-2所示，查國(guó)產(chǎn)注射機(jī)主

62、要技術(shù)參數(shù)表取SZ-800/3200,主要技術(shù)參數(shù)如下: 表5-2 國(guó)產(chǎn)注射機(jī)XS-ZY-125技術(shù)參數(shù)表 特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容 結(jié)構(gòu)類(lèi)型 臥 拉桿內(nèi)間距(mm) 600×600 理論注射量（cm） 840 移模行程(mm) 550 螺桿(柱塞)直徑(mm) 67 最大模具厚度(mm) 600 注射壓力(MP) 142.2 最小模具厚度(mm) 300 注射速率(g/s) 260 鎖模形式(mm) 雙曲肘 塑化能力(g/s) 34 定位孔直徑(mm) φ160 螺桿轉(zhuǎn)速(r/min) 10～125 噴嘴球頭半徑(mm)

63、 SR20 鎖模力(KN) 3200 噴嘴口直徑 φ4 5.5 注射機(jī)及各個(gè)參數(shù)的校核 5.5.1 注射壓力的校核： 注射壓力的校核是額定注射機(jī)的額定注射壓力是否大于成型時(shí)所需的注射壓力。該注射機(jī)的注射壓力為142.2MPa，ABS的注射壓力為60～100MPa， 所以能夠滿足要求。 5.5.2 由注射機(jī)料筒塑化速率校核型腔數(shù)量n： 上式右邊=10.181（符和要求） 式中n——型腔個(gè)數(shù) K——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8 M——注射機(jī)的額定塑化量（g/

64、h或cm3/h） T——成形周期 M2——澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量或體積（g或cm3） M1——單個(gè)制品的質(zhì)量或體積（g或cm3） 5.5.3 按注射機(jī)的最大注射量校核型腔數(shù)量n： =5.235 5.2351 （符合要求） 其中式中 n——型腔個(gè)數(shù) K——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8 Mn——注射機(jī)允許的最大注射量（g或cm3） M2——

65、澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量或體積（g或cm3） M1——單個(gè)制品的質(zhì)量或體積（g或cm3） 5.5.4 按注射機(jī)的鎖模（合模）力的校核： 在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機(jī)的額定鎖模力： F＞K A·P （3—3） ＞1.2×26376×30 ＞ 949.536 KN 滿足要求。 其中式中 F注塑機(jī)額定鎖模力：3200 KN； K安全系數(shù)，通常取1.1～1.2，取K=1.2。 5.5.5 塑化能力的校核 由3.2.3初定的成型周期為50秒計(jì)算，實(shí)際要求的

66、塑化能力為： 147.483÷50 =2.95（g/s） 小于注塑機(jī)的塑化能力34（g/s），說(shuō)明注射機(jī)能完全滿足塑化要求。 5.5.6 噴嘴尺寸校核 在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，模具的主流道襯套始端的球面半徑R2取比注射機(jī)噴嘴球面半徑R1大1~2 mm，主流道小端直徑D取比注射機(jī)噴嘴直徑d大0.5~1 mm，如圖5-1所示，以防止主流道口部積存凝料而影響脫模，所以，注射機(jī)噴嘴尺寸是標(biāo)準(zhǔn)，模具的制造以它為準(zhǔn)則。 圖 5-1 噴嘴與澆口套尺寸關(guān)系 5.5.7 模具外形尺寸校核 注塑模外形尺寸應(yīng)小于注塑機(jī)工作臺(tái)面 的有效尺寸。模具長(zhǎng)寬方向的尺寸要與注塑機(jī)拉桿 間距相適應(yīng)，模具至少有一個(gè)方向的尺寸能穿過(guò)拉桿間的空間裝在注塑機(jī)的工作臺(tái)面上。 本套模具選用標(biāo)準(zhǔn)塑膠模架，其規(guī)格如下：450 ㎜×450 ㎜，A 板160 ㎜，B 板40 ㎜，C板160 mm。而注塑機(jī)拉桿內(nèi)間距為600mm×600mm，故符合要求。 5.5.8 模具厚度校核 模具厚度必須滿足下式： H H H （3—4）