【正文】 處理、有削及無削加工、檢測等有關工種，是一個要由上述眾多學科和工種共同打造的龐大的系統(tǒng)工程。 我國 塑料模工業(yè) 從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，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 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 照相機塑料件模具 、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具 。 成型工藝方面，多材質塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新設計方面也取得較大進展 ， 氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟，熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達 20%以上，一般采用內熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進水 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不到 10%，與國外的50～ 80%相比，差距較大。 在制造技術方面， CAD/CAM/CAE 技術的應用水平上了一個山 東 華 宇 工 學 院 畢 業(yè) 用 紙 第 3 頁 新臺階，以生產家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數(shù)量的 CAD/CAM 系統(tǒng)。這些系統(tǒng)和軟件的引進，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 技術對成型過程，如充模和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定的技術經(jīng)濟效益，促進和推動了我國模具 CAD/CAM 技術的發(fā)展。 近年來，國內已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如 :P 3Cr2Mo、 PMS、 SMⅠ 、 SMⅡ 等，對模具的質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。塑料模標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應用，并且出現(xiàn)了一些國產的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標準化程度和商品化程度一般在30%以下，和國外先進工業(yè)國家已達到 70%80%相比，仍有很大差距。 塑料模具工業(yè)的發(fā)展趨勢 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， 塑料模的未來發(fā)展趨勢主要為以下幾個方面： （ 1） 提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計制造水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度要求以及因高生產率要求而發(fā)展的一模多控所致。 （ 2） 在塑料模設計制造中全面推廣應用 CAD/CAM/CAE 技術。 CAD/CAM 技術已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術，近年來模具 CAD/CAM 技術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，為其進一步普及創(chuàng)造了良好的條件 。基于網(wǎng)絡的CAD/CAM/CAE 一體化系統(tǒng)結構初見端倪，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） 推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。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)展熱流道模具的關鍵。氣體輔助注射成型可在保證產品質量的前提下，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)需要確定和控山 東 華 宇 工 學 院 畢 業(yè) 用 紙 第 4 頁 制，而且其常用于較復雜的 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。以適應多品種、少批量的生產方式 。 （ 5） 提高塑料模標準化水平和標準件的使 用率。我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低，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，為提高模具質量和降低模具制造成本，模具標準件的應用要大力推廣。 （ 6） 應用優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質量顯得十分必要。 （ 7） 研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模 CAD/CAM 的關鍵技術之一。研究和應用多樣、調整、廉價的檢測設備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提。 （ 8） 大力發(fā)展快速制造成形和快速制造模具技術 。 （ 9） 逐步推廣高速銑削在模具 業(yè)務的應用 。 （ 10） 進一步研究開發(fā)模具的拋光技術和設備 。 山 東 華 宇 工 學 院 畢 業(yè) 用 紙 第 5 頁 第 二 章 塑件 的 成型工藝性 分析 塑件材料的選用與性能分析 材料的選擇 塑料成型原料的選取應從加工性能、力學性能、熱性能、物理性能等多方面因素考慮來選取合適的塑料進行生產，本次設計材料的選擇是根據(jù)材料特性進行選擇的。 根據(jù)塑料受熱后表現(xiàn)的性能和加入各種輔助料成分的不同可分為熱固性材料和熱塑性材料，通過比較分析可以看出熱固性塑料主要用于壓塑、擠塑成型，而熱塑性塑料還適合注塑成型，本次設計為注塑設計， 所以采用熱塑性塑料 [1]。 熱塑性塑料還分為很多種，如聚乙稀、聚丙稀、聚氯乙烯、聚苯乙烯和 ABS 等等，為了選到合適的塑件 材料，通過對塑件的分析和查閱有關資料可選擇 ABS 和聚乙烯。 以下是 兩者的對比： 1）材料特性 ABS 具有 較大的機械強度和良好的綜合性能 ；而聚乙烯 結晶部分多時，塑料硬度高 、 韌性大 、 抗拉強度高，但整體尺寸變小，耐沖擊強度及斷裂強度底。 2） 成型工藝特點 ABS 的吸濕性和對水分子的敏感性較大，在加工前必須進行充分的干燥和預熱。原料控制水分在 %以下 ； 聚乙烯制件最顯著的特點是收縮率大，這與材 料的可結晶性和模具溫度有關。定型后塑件在強的收縮牽引作用下，可令制件變形和翹曲。 3） 注射溫度 ABS 塑料的溫度與熔融粘度的關系比較獨特，在達到塑化溫度后在繼續(xù)盲目升溫，必將 ABS 的熱降解 ； 聚乙烯的注射溫度一般在 120～ 310℃之間，溫度超過 300℃時，收縮率會明顯增大。 4） 注射速度及壓力 ABS 采用中等注射速度效果較好，注射時需要采用較高的注射壓力，其溢邊料為 左右。并需要調配好保壓壓力和保壓時間 ； 聚乙烯的注射壓力一般選擇在 ～ 之間。注射速度不易過快，以保證結晶程度高 。 5） 模具溫度 ABS 的模具溫度相對較高，一般調節(jié)在 75～ 85℃ ； 由于模具溫度對收縮率影響很大，因此要經(jīng)常保持模具相對恒定的溫度，一般在 40～ 80℃之間。 經(jīng)以上兩種備選材料的性能對比，并考慮到制件的使用環(huán)境，本設計采用 ABS山 東 華 宇 工 學 院 畢 業(yè) 用 紙 第 6 頁 材料。由于材料的吸濕性強，含水量應小于 % ，所以原料應充分干燥。 ABS 的 性能分析 使用性能： ①綜合性能良好，沖擊韌度、力學強度較高，且要低溫下也不迅速下降。 ②耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化學性和電氣性能良好。 ③水、無機鹽、堿、酸對 ABS 幾乎無影響。 ④尺 寸穩(wěn)定，易于成型和機械加工，與 372 有機玻璃的熔接性良好，經(jīng)過調色可配成任何顏色，且可作雙色成型塑件，且表面可鍍鉻。 成型性能： ①無定型塑料，其品種很多，各品種的機電性能及成型特性也各有差異，應按品種確定成型方法及成型條件。 ②吸濕性強，含水量應小于 ％，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應要求長時間預熱干燥。 ③流動性中等，溢邊料 左右（流動性比聚苯乙烯、 AS 差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。 ④比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫（對耐熱、高抗沖擊和中抗沖擊型樹脂，料溫更宜取高）。料溫對 物性影響較大、料溫過高易分解（分解溫度為 250 176。C 左右比聚苯乙烯易分解），對要求精度較高的塑件，模溫宜取 50—— 60 176。 C，要求光澤及耐熱型料宜取 60—— 80 176。 C。注射壓力應比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注塑機時料溫為 180—— 230 176。 C，注射壓力為 100—— 140 MPa，螺桿式注塑機則取 160—— 220 176。 C， 70—— 100 MPa 為宜。 ⑤易產生熔接痕，模具設計時應注意盡量減小澆注系統(tǒng)對斜流的阻力，模具設計時要注意澆注系統(tǒng)，選擇好進料口位置、形式。摧出力過大或機械加工時塑件表面呈“白 色”痕跡（但在熱水中加熱可消失）。 ⑥ ABS 在升溫時粘度增高，塑料上的脫模斜度宜稍大，宜取 1 176。以上。 ⑦在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。 3. ABS 注射成型工藝參數(shù) （ 1）注射機：螺桿式 （ 2）螺桿轉速（ r/min）： 30—— 60（選 30） 山 東 華 宇 工 學 院 畢 業(yè) 用 紙 第 7 頁 （ 3）預熱和干燥：溫度（176。 C） 80—— 85 時間 (h) 2—— 3 （ 4）密度（ g/ cm179。） :—— （ 5）材料收縮率（℅）： —— （ 6）料筒溫度（176。 C）：后段 150—— 157 中段 165—— 180 前段 180—— 200 （ 7）噴嘴溫度（176。 C）： 170—— 180 （ 8）模具溫度（176。 C）： 50—— 80 （ 9）注射壓力（ MPa） ： 70—— 100 （ 10）成形時間（ S）：注射時間 20—— 90 高壓時間 0—— 5 冷卻時間 20—— 120 總周期 50— — 220 （ 11）適應注射機類型：螺桿、柱塞均可 （ 12）后處理：方法 紅外線燈、烘箱 溫度（176。 C） 70 時間（ h） 2—— 4 4. 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、提高模具預熱溫度。 手機后蓋 塑件的測繪 的二維 圖 山 東 華 宇 工 學 院 畢 業(yè) 用 紙 第 8 頁 任何一個零件從傳統(tǒng)意義上來說，它必須含有二維平面圖紙，這樣它的尺寸就一目了然了。本次的 手機后蓋 I 塑料件經(jīng)測繪后的平面圖見圖 ： 圖 手機后蓋 I塑件二維圖 三 維圖 山 東 華 宇 工 學 院 畢 業(yè) 用 紙 第 9 頁 本次 設計的產品為注塑機一次成型，采用一模兩腔的 潛伏式 澆口進料機構 。 產品三維效果圖見圖 ： 圖 塑件三維效果圖 山 東 華 宇 工 學 院 畢 業(yè) 用 紙 第 10 頁 手機后蓋塑件的結構分析 （ 1）結構分析 塑件為手機外殼的 下半部分 ，應有一定的結構強度，由于后面有與 手機 聯(lián)接的塑料倒扣，所以應保證它有一定的裝配精度；由于該塑件為手機外殼，因此對表面粗糙度要求不高。 （ 2）工藝性分析 精度等級：采用 5級低精度 （ 3）成型分析 該 手機后蓋 結構 對稱 ，由于內部比較復雜，不采用小型芯 結構，而是直接成型，關鍵是用來與手機聯(lián)接的那九個倒扣， 它們的抽芯距不大，從模具結構簡盡量單化的角度，可以采用斜頂針機構來成型側凹部分。 由于在后蓋尾部有三個需要側抽芯的倒扣，若都用斜頂針成型，會互相造成干涉，所以尾部中間那個倒扣采用側滑塊成型。 利用模具推出機構的推出力驅動斜 頂針 作斜向運動，在塑件被推出脫模的同時，由斜導桿完成側向分型與抽芯的動作。 山 東 華 宇 工 學 院 畢 業(yè) 用 紙 第 11 頁 第三章 模具結構形式的 初步 擬定 確定型腔數(shù)量及排列方式 一 般來說，精度要求高的小型 塑件和中大型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結構；對于精度要求不高的小型塑件（沒有配合精度要求），形狀簡單，又是大批量生產時，若采用多型腔模具可提供獨特的優(yōu)越條件，使生產效率大為提高。型腔的數(shù)目可根據(jù)模型的大小情況而定。 該塑件對精度要求不高，為低精度塑件，再依據(jù)塑件的大小，采用一模兩 腔 的模具結構。型腔