【正文】 具鋼的應用有較大進展。正由于模具行業(yè)的技術進步，模具水平得以提高 ，模具國產化取得了可喜的 成就。歷年來進口模具不斷增長的勢頭有所控制，模具出口穩(wěn)步增長。 20 世紀 80 年代以來，國民經濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，同時為模具的發(fā)展提供了巨大的動力。這些年來，中國模具發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)一直以 15% 左右的增長速度快速發(fā)展。振興和發(fā)展中國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關注。“模具是工業(yè)生產的基礎工藝裝備”已經取得了共識。目前，中國有 17000 多個模具生產廠點，從業(yè)人數(shù)約 50 多萬。在模具工業(yè)的總產值中，沖壓模具約占 50%，塑料模具約占 33%，壓鑄模具約占 6%，其他各類模具約占 11%。 近年來，中國模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了變化。除了國有專業(yè)廠家外，還有集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨資企業(yè)和私營企業(yè)，他們都得到了迅速的發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展。加大了用于技術進步的投入力度，將技術進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多研究機構和大專院校也開展了模具技術的研究與開發(fā)。 塑料模具的發(fā)展 現(xiàn)狀 當前，我國工業(yè)生產的特點是產品品種多、更新快和市場競爭激烈。在這種情況下，用戶對模具制造的要求是交貨期短、精度高、質理好、價格低。因此，模具工業(yè)的發(fā)展的趨勢是非常明顯的。 模具產品發(fā) 模具產品成形零件的日漸大型化，以及由于高效率生產要求的一模多腔 (如塑封模已達到一模幾百腔 )使模具日趨大型化。 隨著零件微型化，以及模具結構發(fā)展的要求 (如多工位級進模工位數(shù)的增加，其步距精度的提高 )精密模具精度已由原來的 5μ m 提高到 2～ 3μ m，今后有些模具加工精度公差要求在 1μ m以下，這就要求發(fā)展超精加工。 重慶大學網絡教育學院 畢業(yè)設計說明書 3 新型多功能復合具是在多工位級進?；A上開發(fā)出來的。一套多功能模具除了沖壓成形零件外，還可擔負轉位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務。通過這種多 勸能模具生產出來的不再是單個零件，而是成批的組件。如觸頭與支座的組件，各種小型電機、電器及儀表的鐵芯組件等。 由于采用熱流道技術的模具可提高制作的生產率和質量，并能大幅度節(jié)省制作的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。國外熱流道模具已有一半用上了熱流道技術，有的廠甚至已達 80%以上，效果十分明顯。國內近幾年已開始推廣應用，但總體還達不到 10%，個別企業(yè)已達到 20%30%。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產價廉高質量的元器件 ，是發(fā)展熱流道模 氣體輔助注射模具和適應高壓注射成形等工藝的模具將積極發(fā)展 氣體輔助注射成形是一種塑料成形的新工藝，它具有注射壓力低、制品翹曲變形少、表面好以及易于成形壁厚差異較大的制品等優(yōu)點，可在保證產品質量的前提下，大幅度降低成本。國外，已經較成熟。國內目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成形包括塑料熔體注射和氣體注射成形兩面部份，比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且氣體輔助注射常用于較復雜的大型制品，模具設計和控制的難度較大，因此 ，開發(fā)氣體輔助成型 現(xiàn)在是多品種、少批量生產的時代，到下一個世紀，這種生產方式占工業(yè)生產的比例將達 75%以上。一方面是制品使用周期短，品種更新快，另一方面制品的花樣變化頻繁，均要求模具的生產周期越快越好。因此，開發(fā)快速經濟具越來越引起人們的重視。例如，研制各種超塑性材料 (環(huán)氧、聚脂等 )制作或其中填充金屬粉末、玻璃纖維等的簡易模具：中、低熔點合金模具、噴涂成型模具、快速電鑄模、陶瓷型精鑄模、陶瓷型吸塑模、疊層模及快速原型制造模具等快 速經濟模具將進一步發(fā)展?？鞊Q模架、快換沖頭等也將日益發(fā)展。另外，采用計算機控制和機械手操作的快速換模裝置、快速試模技術也會得到發(fā)展和提高。 使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質量和降低模具制造成本。因此，模具標準件的應用必將日漸廣泛。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產；其次要逐步形成規(guī)模生產，提高標準件質量、降低成本；再次是要進一步增加標準件規(guī)格品種，發(fā)展和完善聯(lián)銷網，保證供貨迅速。 本課題 研究的 主要問題 模具設計 和制造與 塑料加工 有密切關系。塑料加工的成敗，很大程度上取決于模具設計效果和模具制造質量，而塑料模具設計又以正確的塑料制品設計為基礎。 塑料模具設計要考慮的結構要素有： 分型面，即模具閉合時凹模與凸模相互配合的接觸表面。它的位置和形式的選 定，受制品形狀及外觀、壁厚、成型方法、后加工工藝、模具類型與結構、脫模方法及成型機結構等因素的影響。 澆注系統(tǒng)，即由注塑機噴嘴至型腔之間的進料通道，包括主 流道 、分重慶大學網絡教育學院 畢業(yè)設計說明書 4 流道、澆口和冷料穴。特別是澆口位置的選定應有利于熔融塑料在良好流動狀態(tài)下充滿型腔，附在制品上的固態(tài)流道和澆口冷料在開模時易于從模具內頂出并予以清除 (熱流道模除外 )。 塑料收縮率以及影響制品 尺寸精度 的各項因素，如 模具制造 和裝配誤差、模具磨損等。此外，設計壓塑模和注塑模時，還應考慮 成型機 的工藝和結構參數(shù)的匹配。在塑料模具設計中已廣泛應用 計算機輔助設計 技術。 2. 醫(yī)用 模具 結構工藝分析 設計依據 本課題來源于某塑料模具制造 有限公司。 要求大批量生產，塑件的外觀要求表面光潔，要求無裂痕、斑紋、脫皮、分層、變形等缺陷。該塑件選用材料為POM。塑件的二維圖如圖所示： 圖 21 塑件二維圖 塑件結構及工藝 性分析 根據塑件圖，使用 繪圖 軟件繪制其 造型圖，通過 造型 圖可以較為直觀的認識塑件的結構。由圖可知，塑件外表面有 :1 個環(huán)形凸起、 1個矩形凹陷、 1個方孔、4 個圓孔、下部側表面有 2 個插穿孔、一側有流線型較好的圓弧；內表面有 12個固定螺釘用的圓形凸臺。該塑件要求外形美觀，外表面不允許有熔接痕跡及澆口痕跡，故只能考慮采用 點澆口或者潛伏式澆口等，從方孔中心進料為宜。 塑件材料 選擇 及 特性 分析 該塑件選用 POM 塑料。 POM（ 聚甲醛學名聚氧亞甲基 ） 聚甲醛是一種沒有側鏈，高密度，高結晶性的線性聚合物，具有優(yōu)異的綜合性能。 聚甲醛是一種表面光滑，有光澤的硬而致密的材料，淡黃或白色，可在重慶大學網絡教育學院 畢業(yè)設計說明書 5 40100176。C 溫度范圍內長期使用。它的耐磨性和自潤滑性也比絕大多數(shù) 工程塑料 優(yōu)越，又有良好的耐油，耐過氧化物性能。很不耐酸，不耐強堿和不耐太陽光紫外線的輻射。 聚甲醛的拉伸強度達 70MPa，吸水性小，尺寸穩(wěn)定，有光澤，這些性能都比尼龍好，聚甲醛為高度結晶的樹脂，在 熱塑性樹脂 中是最堅韌的。具抗熱強度，彎曲強度，耐疲勞性強度均高，耐磨性和電性能優(yōu)良。 塑件要求表面光潔，模溫應選 25℃ — 70℃。選用螺桿式注塑機，注射壓力為 50— 100Mpa。 POM 具有良好的成型加工性， 制品表面光潔度高 。 初定制品成型工藝參數(shù)如表 21 所示： 表 21 POM塑料成型工藝參數(shù) 序號 特性 單位 內容 1 注塑機類型 螺桿式 2 螺桿轉速 r/min 40 3 噴嘴形式 直通式 4 噴嘴溫度 ℃ 200 5 料筒后段溫度 ℃ 200～ 220 6 料筒中段溫度 ℃ 210～ 230 7 料筒前段溫度 ℃ 220～ 250 8 模具溫度 ℃ 80 9 注射壓力 MPa 80 10 注射時間 s 3 11 冷卻時間 s 30 12 保持壓力 MPa 60 13 保 壓 時間 s 20 14 成型周期 s 45 表 22 POM的性能參數(shù) 序號 性能 單位 內容 1 密度 g /cm3 2 吸水率 % 重慶大學網絡教育學院 畢業(yè)設計說明書 6 3 連續(xù)使用溫度 ℃ — 50110 4