【正文】 研制和開發(fā)工作。華中理工大學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研制成功了“實(shí)用化注塑模CAD/CAE/CAM ”；北京化工學(xué)院進(jìn)行了注塑沖模過程計(jì)算機(jī)仿真；其他部分企業(yè)科研單位也做了一些探討工作，并且收到了一定的經(jīng)濟(jì)效益。60 年代中期,英國(guó)、美國(guó)、加拿大的學(xué)者就開始了有關(guān)塑料熔體在模具型腔內(nèi)流動(dòng)和冷卻的基礎(chǔ)研究. 塑料流變學(xué)、幾何造型技術(shù)、數(shù)控加工及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展有力地推動(dòng)了注塑模 CAD/ CAE/ CAM 研究的深入,由最初的 CAD 技術(shù)和 CAM 技術(shù)以圖紙為媒介傳遞信息向 CAD/ CAM 一體化方向發(fā)展. 80 年代中期注塑模 CAD/ CAE/ CAM 進(jìn)入實(shí)用階段,出現(xiàn)了許多商品化注塑模 CAD/ CAE/ CAM 軟件,比較著名的有澳大利亞 MOLDFLOW 公司研制的注塑流動(dòng)和冷卻分析軟件 MOLDFLOW。德國(guó) IKV 公司 CADMOULD 系統(tǒng),可用于注塑模流動(dòng)分析、冷卻分析、力學(xué)性能校核。美國(guó) PSP 公司的 IMES 專家系統(tǒng),能幫助模具設(shè)計(jì)人員用專家的知識(shí)解決注塑模的質(zhì)量問題。美國(guó) AC2Tech 公司的 C2MOLD 等等. 國(guó)內(nèi)外注塑模的發(fā)展趨勢(shì)隨著人類社會(huì)的進(jìn)步和高新技術(shù)的不斷發(fā)展，世界各國(guó)不惜投入重金研究開發(fā)塑料模具設(shè)計(jì)與制造新技術(shù)。塑料模技術(shù)包括設(shè)計(jì)技術(shù)、材料選擇、加工技術(shù)、管理與維修技術(shù)等多種領(lǐng)域。隨著塑料模具應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，地位的不斷提高，國(guó)家己非常重視并制定了明確的奮斗目標(biāo)。我國(guó)塑料模今后的發(fā)展趨勢(shì)體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):注塑模 CAD 實(shí)用化和 CADC/AMC/AE 集成化Moldflow 或 C 一 flow 及 Moldeool 等軟件己經(jīng)商品化。美國(guó) ACT 公司推出 2 了新版本 C 一 Mold 系統(tǒng)軟件，注塑模 CAD 實(shí)用化進(jìn)入了新的里程碑。我國(guó)政府對(duì)注塑模 CAD 實(shí)用化進(jìn)程亦非常重視，投巨資開發(fā)出了注塑模 CAD/CAMC/AE 集成系統(tǒng)軟件。該系統(tǒng)由 8 個(gè)部分組成:①?gòu)?fù)雜曲面幾何造型圖像軟件。②多軸數(shù)控加工編程軟件。③注塑級(jí)塑料物性數(shù)據(jù)庫軟件。④流動(dòng)仿真模擬分析軟件。⑤模溫分析模擬軟件。⑥模具應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算分析軟件。⑦CAD/CAMC/AE 集成系統(tǒng)軟件。⑧注塑模設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)軟件。目前，美國(guó) PSP 公司的 IMES 專家系統(tǒng)，能幫助模具設(shè)計(jì)人員用專家知識(shí)解決注塑模的設(shè)計(jì)質(zhì)量問題。德國(guó) IKV 研究所的CADMoULD 系統(tǒng)，可用于注塑模的流動(dòng)、冷卻分析、力翹曲和應(yīng)力分析功能。計(jì)算機(jī)能大量?jī)?chǔ)存和方便地查找各種設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)庫)和標(biāo)準(zhǔn)件的圖形(圖形庫)，并能繪出模具的零件和裝配圖，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量，加快了設(shè)計(jì)速度。塑料模標(biāo)準(zhǔn)化模具標(biāo)準(zhǔn)化程度，標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家和地區(qū)的工業(yè)化程度。使用標(biāo)準(zhǔn)模架及其標(biāo)準(zhǔn)件，可節(jié)省金屬材料約 30%，降低成本約 25%，縮短模具開發(fā)周期，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，對(duì)模具工業(yè)的發(fā)展具有十分重要的戰(zhàn)略意義。目前發(fā)達(dá)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)化程度達(dá)到 70%以上，并有完善的標(biāo)準(zhǔn)系列，包括零件和模架標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織己制定了國(guó)際模具系列標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)件品種多，規(guī)格全，質(zhì)量高，且全部均己商品化。但我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度在 30%以下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。推廣應(yīng)用熱流道、氣體輔助注射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)質(zhì)量和效率，并能大幅度節(jié)省原材料和能源，所以廣泛應(yīng)用技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價(jià)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)的注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計(jì)和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動(dòng)分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x或三坐標(biāo)掃描儀實(shí)現(xiàn)逆向工程是塑料模 CADC/AM 的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應(yīng)用多樣、先進(jìn)、價(jià)廉的檢測(cè)設(shè)備是實(shí)現(xiàn)逆向工程的必要前提。 3 開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式，應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對(duì)于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。 本次課題的主要研究目標(biāo)及內(nèi)容本次注塑模設(shè)計(jì)是應(yīng)用計(jì)算機(jī)來輔助完成注塑模的設(shè)計(jì)與制造，其應(yīng)用的重點(diǎn)是注塑制品的幾何造型、零件分模、模架及結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)等。塑料制品應(yīng)根據(jù)使用要求及美學(xué)要求來進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)要考慮塑料性能、成型工藝、模具結(jié)構(gòu)、成型設(shè)備、生產(chǎn)批量及生產(chǎn)成本等各方面的要求。由于諸多因素的影響，一個(gè)合理的塑料產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案來之不易，即使有豐富經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師也很難取得十分滿意的設(shè)計(jì)結(jié)果。 基于特征的三維造型軟件的應(yīng)用，為我們提供了強(qiáng)大的設(shè)計(jì)編輯平臺(tái)，使用參數(shù)化特征造型技術(shù)，能很方便地生成制品的三維參數(shù)化模型，調(diào)整參數(shù)值即可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)模型快速修改，強(qiáng)大的曲面功能可構(gòu)造外形非常復(fù)雜的設(shè)計(jì)模型。所有的設(shè)計(jì)過程真正做到所想即所得，逼真的顯示效果使設(shè)計(jì)者可以非常自由地表現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)意圖。而且制品的質(zhì)量、體積等各種物理參數(shù)能自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算，為后續(xù)的模具設(shè)計(jì)與分析計(jì)算打下良好的基礎(chǔ)。產(chǎn)品模型用 Pro/E 進(jìn)行 CAD 設(shè)計(jì)，并對(duì)制品的強(qiáng)度、應(yīng)力等進(jìn)行分析，改善制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；根據(jù)塑料制品的形狀、精度、大小、工藝要求和生產(chǎn)批量，已經(jīng)初步確定相應(yīng)的設(shè)計(jì)步驟、參數(shù)選擇．計(jì)算公式以及標(biāo)準(zhǔn)模架等；采用CAE 方法可以模擬塑料熔體在模腔中的流動(dòng)與保壓過程，其結(jié)果對(duì)改進(jìn)模具澆注系統(tǒng)及調(diào)整注塑工藝參數(shù)，同時(shí)也檢驗(yàn)?zāi)＞叩膭偠群蛷?qiáng)度、制品的翹曲性、模壁的冷卻過程等。 4 第二章 塑件的結(jié)構(gòu)及成型工藝分析 塑件分析塑件模型圖 塑件模型塑件材料：選用 ABS（即苯乙烯－丁二烯－丙烯腈共聚物） 。塑件顏色：黑色。生產(chǎn)批量：中批量。塑件尺寸：（見塑件圖）塑件要求：（1）結(jié)構(gòu)分析該塑件尺寸中等大小，，最大寬度，最小厚度2mm。形狀結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，無需側(cè)抽芯。 （2）工藝性分析塑件外側(cè)表面和配合面光滑，且無澆口推桿痕跡，內(nèi)表面沒有要求。該塑件為電視機(jī)底座，對(duì)表面粗糙度要求不高。 脫模斜度：凹模（型腔）：40180?！?176。20180。 取1176。 凸模（行芯）：35180?！?176。取40180。精度等級(jí)：采用5級(jí)低精度（《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》P53） 5 ABS 材料注塑成型工藝分析塑件材料性能：成型性能：①無定型塑料，其品種很多，各品種的機(jī)電性能及成型特性也各有差異，應(yīng)按品種確定成型方法及成型條件。②吸濕性強(qiáng)，含水量應(yīng)小于 ％，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥。③流動(dòng)性中等，溢邊料 左右（流動(dòng)性比聚苯乙烯、AS 差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好） 。④比聚苯乙烯加工困難，宜取高溫料溫、模溫（對(duì)耐熱、高抗沖擊和中抗擊型樹脂，料溫更宜取高） ，料溫對(duì)物性影響較大，料溫過高易分解（分解溫度為250℃左右，比聚苯乙烯易分解） ，對(duì)要求精度較高塑件模溫宜 50—60℃，要求光澤及耐熱型料宜 60—80℃，注射壓力應(yīng)比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注射機(jī)時(shí)料溫為 80—230℃，注射壓力為 100—140MPa，螺桿式注射機(jī)則取160—220℃、70—100MPa 為宜。⑤模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意澆注系統(tǒng)選擇進(jìn)料口位置、形式，頂出力過大或機(jī)械加工時(shí)塑件表面呈現(xiàn)“白色”痕跡（單在熱水中加熱可消失） ，脫模斜度宜取 2176。以上使用性能：綜合性能較好，沖擊韌性、力學(xué)強(qiáng)度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性、電性能良好，易于成型和機(jī)械加工，與 372 有機(jī)玻璃的焊接性良好，可作雙色成型塑料，且表面課鍍鉻。適于制作一般機(jī)械零件，減磨零件，傳動(dòng)零件和電信結(jié)構(gòu)零件。ABS 主要技術(shù)指標(biāo)： 熱物理性能密度(g/ cm179。) —1．05 比熱容(Jkg 1K1) 1255—1674導(dǎo)熱系數(shù)(Wm1K1102)—線膨脹系數(shù)(105K1)—滯流溫度(176。C) 130 力學(xué)性能 6 屈服強(qiáng)度（MPa） 50 抗拉強(qiáng)度(MPa) 38斷裂伸長(zhǎng)率(﹪) 35 拉伸彈性模量(GPa) 抗彎強(qiáng)度(MPa) 80 彎曲彈性模量(GPa) 抗壓強(qiáng)度(MPa) 53 抗剪強(qiáng)度(MPa) 24無缺口 261沖擊韌度(簡(jiǎn)支梁式) 缺 口 11布氏硬度 電氣性能表面電阻率（Ω） 1013 體積電阻率（Ωm） 1014擊穿電壓（KV/mm） \ 介電常數(shù)（10 6Hz） 介電損耗角正切（10 6Hz） 耐電弧性(s) 50—85 ABS 成型塑件的主要缺陷及消除措施：主要缺陷：缺料、氣孔、飛邊、出現(xiàn)熔接痕、塑件耐熱性不高（連續(xù)工作溫度為 70176。C 左右熱變形溫度約為 93176。C） 、耐氣候性差（在紫外線作用下易變硬變脆） 。消除措施：加大主流道、分流道、澆口、加大噴嘴、增大注射壓力、提高模具預(yù)熱溫度。 塑件的成型工藝參數(shù)確定ABS 成型工藝參數(shù)：密度（g/cm3）：— ，取注射成型機(jī)類型：螺桿式計(jì)算收縮率：—% ，取 %預(yù)熱：溫度（℃）：80—85 時(shí)間（h）：2—3料筒溫度（℃）：后段：150—170 中段：165—180 前段：180—200模具溫度（℃）：50—80注射壓力（MPa）：60—100噴嘴溫度（℃）：170—180成型時(shí)間（s）：注射時(shí)間：20—90 高壓時(shí)間：0—5 冷卻時(shí)間：20—120 總周期：50—220螺桿速度（r/min）：30后處理：方法：紅外線燈，鼓風(fēng)烘箱 溫度（℃）：70 時(shí)間（h）：2—4適用注射機(jī)類型：螺桿、柱塞均可 7 說明：該成型條件為加工通用 ABS 料時(shí)，所用苯乙烯丙烯腈共聚物（即AS）成型條件與是上相似。第三章 注塑機(jī)的確定除了模具的結(jié)構(gòu)、類型和一些基本參數(shù)和尺寸外，模具的型腔數(shù)、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面積、成型時(shí)需要的合模力、注射壓力、模具的厚度、安裝固定尺寸以及開模行程等都與注射機(jī)的有關(guān)性能參數(shù)密節(jié)相關(guān)，如果兩者不相匹配，則模具無法使用，為此，必須對(duì)兩者之間有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行較核，并通過較核來設(shè)計(jì)模具與選擇注射機(jī)型號(hào)。 塑件的相關(guān)計(jì)算經(jīng)計(jì)算（Pro/E）：體積 = （cm179。） 曲面面積 = （cm 2）密度 = (g/ cm179。）質(zhì)量 = (g) 注射機(jī)型號(hào)的確定根據(jù)塑件的體積初步選定用 XSZY125/90 型注射機(jī)。G54S200 型注塑機(jī)的主要技術(shù)規(guī)格如下：注射容量(cm179。） 250 螺桿直徑(mm) 50注射壓力(MPa) 127 鎖模力(kN) 1600移模行程(mm) 350 頂出行程（mm） 220定位孔徑（mm） 100 注射方式 螺桿式模具最大厚度(mm) 400 模具最小厚度(mm) 200噴嘴移出量（mm） 20 噴嘴球半徑(mm) 18 注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核型腔數(shù)量的確定和校核型腔數(shù)量的確定是模具設(shè)計(jì)的第一步，行腔數(shù)量與注射劑的塑化速率，最大注射量及鎖模力等參數(shù)有關(guān)，另外，型腔數(shù)量還直接影響塑件的精度和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。下面根據(jù)注射機(jī)的最大注射量確定型腔的數(shù)量 n12mKNn??式中 K——注射機(jī)的最大注射量的得用系數(shù)，一般取 ； 8 mN——注射機(jī)允許的最大注射量； m 2——澆注系統(tǒng)所需塑料的質(zhì)量或體積（g 或 cm179。） ； m 1——單個(gè)塑件的質(zhì)量或體積（g 或 cm179。） 。所以需要 . ????nn=1 符合要求最大注射量的校核最大注射量是指注射劑對(duì)空注條件下，注射螺桿或柱塞作一次最大的注射行程時(shí)，注射裝置所能達(dá)到的最大注射量。設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)滿足注射成型塑件所需的總注射量小于所選注射機(jī)的最大注射量。即 nm + mj ≤ K m n式中 m——一單個(gè)塑件的體積或質(zhì)量(cm179。或 g） ； n ——型腔數(shù)目； mj——澆注系統(tǒng)的凝量(cm179?；?g） ； mn——注射機(jī)的最大注射量(cm179?；?g） ；k——注射機(jī)最大注射量利用系數(shù)，一般取 注射量是以一次注射聚苯乙烯的最大克數(shù)(g）為標(biāo)準(zhǔn)；螺桿式注射機(jī)是以體積(cm179。）表示最大注射量。 根據(jù)體積計(jì)算： 106 + = ≤ 250?可見注射機(jī)的注射量符合要求塑件在分型面上的投影面積與鎖模力校核注射成型時(shí)，塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數(shù)值越大，需要的鎖模力也就越大。如果這一數(shù)值超過了注射機(jī)允許使用的最大成型面積