【正文】 第 7 頁 共 44 頁 市場中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。 我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀(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) 48 英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、 大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及 塑封模具。如天津津榮天和機電有限公司和煙臺北極星 模具有限公司制造的多腔 VCD 和 DVD 齒輪模具，所生產(chǎn)的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設(shè)計軟件，糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒形要求。還能生產(chǎn)厚度僅為 的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達(dá) ～ ，表面粗糙度 ，模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達(dá) 10～ 30 萬次，淬火鋼模達(dá) 50～ 1000 萬次， 交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距，具體資料見表一。 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)和抽芯脫模機構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計方面也取得較大進(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 英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用了 CMOLD 氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開始推廣，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達(dá)不到 10%，與國外的 50～ 80%相比，差距較大。 在制造技術(shù)方面， CAD/CAM/CAE 技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個新臺階，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 EDS 的 UGⅡ 、美國Parametric Technology 公司的 Pro/Engineer、美國 CV公司的 CADS英國 Deltacam公司的 DOCT日本 HZS 公司的 CRADE、以色列公司的 Cimatron、美國 ACTech 公司的CMold 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)，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技術(shù)對成型過程，如充模和冷卻等進(jìn)行計算機模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟效益，促進(jìn)和推動了我國模具 CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展。近年來，我國自主開發(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發(fā)的 CAXA 系統(tǒng)、華中理工大學(xué)開發(fā)的注塑模 系統(tǒng)及 CAE 軟件等， 這些軟件具有適應(yīng)國內(nèi)模具的具體情況、能在微機上應(yīng)用且價格較低等特點，為進(jìn)一步普及模具 CAD/CAM 近年來，國內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如： P 3Cr2Mo、 PMS、 SM Ⅰ 、SMⅡ 等，對模具的質(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)推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)組件。但目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度一般在30%以下，和國外先進(jìn)工業(yè)國家已達(dá)到 70%80%相比，仍有很大差距。 第 8 頁 共 44 頁 表一 國內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表 項目 國外 國內(nèi) 注塑模型腔精度 ～ ～ 型腔表面粗糙度 ～ 非淬火鋼模具壽命 10～ 60萬次 10～ 30萬次 淬火鋼模具壽命 160～ 300萬次 50～ 100萬次 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 一個月左右 2～ 4個月 在模具行業(yè)中的占有量 30～ 40% 25～ 30% 據(jù)有關(guān)方面預(yù)測，模具市 場的總體趨熱是平穩(wěn)向上的，在未來的模具市場中，塑料模具的發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，對塑料模具提出越來越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復(fù)雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時，由于近年來進(jìn)口模具中，精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具占多數(shù)，所以，從減少進(jìn)口、提高國產(chǎn)化率角度出發(fā)，這類高檔模具在市場上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展，使各種異型材擠出模具、 PVC 塑料管材管接頭模具成為模具市場新的經(jīng)濟增長點，高速公路的迅速發(fā)展，對汽車輪胎也提出了更 高要求，因此子午線橡膠輪胎模具，特別是活絡(luò)模的發(fā)展速度也將高于總平均水平；以塑代木，以塑代金屬使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大；家用電器行業(yè)在 “ 十五 ” 期間將有較大發(fā)展，特別是電冰箱、空調(diào)器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大；而電子及通訊產(chǎn)品方面，除了彩電等音像產(chǎn)品外，筆記本計算機和網(wǎng)機頂盒將有較大發(fā)展，這些都是塑料模具市場的增長點。 我國塑料模具工業(yè)和技術(shù)今后的主要發(fā)展方向?qū)ǎ? （ 1）提高大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的設(shè)計制造水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復(fù)雜化和高精度要求以 及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致。 （ 2）在塑料模設(shè)計制造中全面推廣應(yīng)用 CAD/CAM/CAE 技術(shù)。 CAD/CAM 技術(shù)已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具 CAD/CAM 技術(shù)的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進(jìn)一步普及創(chuàng)造了良好的條件 ?；诰W(wǎng)絡(luò)的 CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型 CAD/CAM 系統(tǒng)無法滿足實際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題 。CAD/CAM 軟件的智能化程度將逐步提高 。塑料制件及模具的 3D 設(shè)計與成型過程的 3D 分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮 越來越重要的作用。 （ 3）推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源， 第 9 頁 共 44 頁 所以廣泛應(yīng)用這項技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且其常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計和控制的難度較大， 因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具也非常重要。 （ 4）開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。 （ 5）提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。我國模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn) 。其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)、提高商品 化程度、提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本 。再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格品種。 （ 6）研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測量儀或三坐標(biāo)掃描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模 CAD/CAM 的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應(yīng)用多樣、調(diào)整、廉價的檢測設(shè)備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提。 本制件使用的原料為苯乙烯、丁二烯、丙烯腈的三元共聚物，簡稱 ABS，英文名稱是 acrylonitrilebutadienestyrene。 ABS 樹脂為一種用途極為廣泛的一種熱塑性工程塑料 ， ABS 樹脂兼有三種組分的共同性質(zhì)，成為具有“堅韌、質(zhì)硬、剛性”的材料。丙烯腈能使聚合物耐化學(xué)腐蝕，且有一定的表面剛性，丁二烯使聚合物呈現(xiàn)橡膠狀韌性，苯乙烯使聚合物顯現(xiàn)熱塑性塑料的加工特性，即較好的流動性。主要的成型方法有注射成型、擠出成型、吹塑成型等（本設(shè)計采用注射成型）。 ABS 的使用性能 ABS 的主要技術(shù)指標(biāo) （見表 21）： 表 21 ABS的主要技術(shù)指標(biāo) [3] 塑料性能 數(shù)值 第 10 頁 共 44 頁 屈服強度 /MPa 50 拉伸強度 /MPa 38 斷裂伸長率（ %） 35 拉伸彈性模量 /GPa 彎曲強度 /MPa 80 彎曲彈性模量 /Gpa 表面電阻率 /Ω 1013 體積電阻率 /Ω m 1014 耐電弧性 /s 50～ 85 密度 /（ g cm3） ～ 吸水率（ %） ～ 摩擦系數(shù) 熔點（或粘流溫度） /℃ 130～ 160 熔融指數(shù) /[g（ 10min） 1] 200℃負(fù)荷 50N，噴嘴φ ～ 維卡針入度 /℃ 71～ 122 馬丁耐熱 /℃ 63 熱變形溫度 /℃（ 45Mpa） 90～ 108 線 膨脹系數(shù) /（ 105℃ 1） 計算收縮率（ %） ～ 比熱容 /（ J kg1 K1） 1470 熱導(dǎo)率 /（ W m1 K1） 燃燒性 /（ cm min1） 慢 ABS 的使用性能： （ 1）性能：綜合性能較好，沖擊韌性、機械強度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性、電性能良好；易于成型和機械加工，與 372 有機玻璃的熔接性良好，可作雙色成型塑件，且表面可鍍鉻。 （ 2）用途：應(yīng)用在機械工業(yè)可作為結(jié)構(gòu)材料使用，用來制造齒輪、電機外殼、儀表盤、冰箱外殼等；在汽車工業(yè)可制作 手柄、擋泥板、加熱器等；航空工業(yè)中可用來制造機艙裝飾材料以及隔聲材料等。此外還可制造紡織器材、計算機零部件、管材以及日用品等。 ABS 的工藝特性 熱塑性塑料的工藝特性包括收縮率、流動性、吸濕性、應(yīng)力敏感性等。 收縮率： 塑料制品從模具中取出發(fā)生尺寸收縮的特性，稱為塑料的收縮率。熱塑性塑料制品 第 11 頁 共 44 頁 的收縮率與塑料品種、澆口形式、尺寸及分布，以及成型條件有關(guān)，通常將塑料制品的收縮統(tǒng)稱為成型收縮。 ABS 的收縮率范圍為 %～ %?？紤]綜合因素，且根據(jù)收縮率范圍較小的塑料品種按收縮率的范圍取中間 值原則，本設(shè)計塑件收縮率取值為 %。 流動性： 在成型過程中，塑料熔體在一定溫度與壓力作用下，充填模腔的能力，稱為塑料的流動性。 ABS 的流動性一般，溢邊料在 mm 左右（流動性比聚苯乙烯，聚丙烯差，但比聚碳酸脂，聚氯乙烯好）。 吸濕性： 吸濕性是指塑料對水的親和性，凡是吸濕性強，或具有粘附水分傾向的塑料，在成型前，必須進(jìn)行干燥處理，以去除其中水分。 ABS 的吸濕性較強，含水量應(yīng)小于 %,必須充分干燥，要求長時間預(yù)熱干燥。 應(yīng)力敏感性： 應(yīng)力敏感性是指塑料在成 型時，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，使塑件變脆，開裂。 ABS 屬于這類材料，對于這類的材料可采取以下措施以防止制品的開裂： (1)在原料中加入增強填料，以提高抗裂性； (2)應(yīng)合理設(shè)計制品和模具結(jié)構(gòu)，選擇有利成型條件，以減少內(nèi)應(yīng)力。 ABS 成型特性 ABS 注射成型的主要工藝參數(shù) (見表 22)： 表 22 ABS注射成型的主要工藝參數(shù) [3] 項目 ABS 注射機類型 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速 /（ r/min） 30～ 60 噴嘴 形式 直通式 溫度 /℃ 180～ 190 料筒溫度 /℃ 前段 200～ 210 中斷 210～ 230 后段 180～ 200 模具溫度 /℃ 50～ 70 注射壓力 /MPa 70～ 90 保壓力 /MPa 50～ 70 注射時間 /s 3～ 5 保壓時間 /s 15～ 30 冷卻時間 /s 15～ 30 成型周期 /s 40～ 70 第 12 頁 共 44 頁 ABS 注塑工藝性 ABS 的干燥 ABS 塑料的吸濕性和對水分的敏感性較大，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