【正文】 化方向發(fā)展 （ 4） 反響制造工程制模技術(shù)的發(fā)展 （ 5） 模具 CAD/CAM/CAE技術(shù)將有更快的發(fā)展 從模具結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì) —— 模具工作狀態(tài)的模擬 —— 自動(dòng)加工程序的生成 —— 自動(dòng)化加工、自動(dòng)檢測(cè)。實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)到制造的一體化是模具制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。 我國(guó)塑料模的現(xiàn)狀 模具作為提高生產(chǎn)率，減少材料和消耗，降低產(chǎn)品成本，提高質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段，已越來(lái)越受到各工業(yè)部門(mén)的重視。隨診工業(yè)技術(shù)不斷向前發(fā)展，要求模具在更苛刻、更高速度的工作條件下，對(duì)模具的精度越來(lái)越高，使用壽命越來(lái)越長(zhǎng)。為了滿足這些要求，國(guó)內(nèi)外都在模具材料的研究和開(kāi)發(fā)上作了巨大的努力，也在這方面取得了不少成果。 近年來(lái)，中國(guó)塑料模具發(fā)展速度相當(dāng) 快。目前，塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中所占比重約為 30%。隨著中國(guó)汽車(chē)、家電、電子通訊、各種建材迅速發(fā)展，預(yù)計(jì)在未來(lái)模具市場(chǎng)中，塑料模具占模具總量的比例仍將逐步提高，且發(fā)展速度將快于其他模具。 專(zhuān)家指出，面對(duì)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)與高質(zhì)量制品的挑戰(zhàn)，中國(guó)塑膜企業(yè)不近要加快產(chǎn)業(yè)集群化，發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)，還要注重模具產(chǎn)業(yè)鏈的全段研發(fā)、人才建設(shè)和產(chǎn)品鏈后端的檢測(cè)以及信息服務(wù)，盡快縮短技術(shù)、管理、工裝水平與國(guó)際水準(zhǔn)的差距。這是塑料模具企業(yè)在發(fā)展中必須解決的重要問(wèn)題。 塑料模具的分類(lèi) 塑料模具的分類(lèi)方法很多，按照 塑料制件的成型方法不同可以分為一下幾類(lèi)。 （ 1） 注射模 注射模又稱(chēng)為注塑模。塑料注射成型是在金屬壓鑄成型原理的基礎(chǔ)上發(fā)展塑料圓盒模具設(shè)計(jì) 7 起來(lái)的。 （ 2） 壓縮模 壓縮模又稱(chēng)壓縮模。壓縮成型是塑件成型方法中較早采用的一種方法。 （ 3） 壓住模 壓住模又稱(chēng)傳遞模。壓住模的加料室與型腔是通過(guò)澆注系統(tǒng)連接起來(lái)的，通過(guò)壓柱或柱塞將加料室內(nèi) 受熱塑化熔融的加固性塑料經(jīng)澆注系統(tǒng)壓入被加熱的閉合型腔，最后固化定型。 （ 4） 擠出模 擠出模常稱(chēng)為擠出 機(jī)頭。擠出成型是利用擠出機(jī)料筒內(nèi)的螺桿旋轉(zhuǎn)加壓的方式，連續(xù)地將塑化好的呈熔融狀態(tài)的物料從筒中擠出。 （ 5） 氣動(dòng)成型模 氣 動(dòng)成型模是利用氣體作為動(dòng)力成型塑料制件的模具。 除了上述的幾類(lèi)常用的塑料成型模具外，還有泡沫塑料成型模、澆注成型模、滾塑（包括搪塑）成型模、壓延成型模、拉絲成型模以及聚四氟乙烯冷壓成型模等。 第二 章 塑件的結(jié)構(gòu)分析與成型工藝設(shè)計(jì) 塑料的結(jié)構(gòu)分析 塑料圓盒模具設(shè)計(jì) 8 塑料的外型分析 塑件如圖 圖 塑件圖 塑料是塑料圓盒的主視圖。塑料結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單， 高度較高，所以采用一模一腔， 塑件 制件表面無(wú)明顯痕跡。材料要求為 PP，生產(chǎn)批量為大批量，塑件公差按模 具設(shè)計(jì)要求進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 塑件材料 (PP)分析 選材在設(shè)計(jì)過(guò)程中是個(gè)關(guān)鍵步驟，對(duì)于指定部件的材料，最主要的是考慮部件的功能和決定部件功能的有關(guān)材料性能，同事還要考慮諸如部件的特點(diǎn)和禁忌、使用使的外界條件、臨界條件、使用壽命和使用方式、維修方法、制品尺寸和尺寸精度、成形加工工藝、生產(chǎn)數(shù)量、生產(chǎn)速度、成本、原料來(lái)源和經(jīng)濟(jì)效益等等。 從圓盒的結(jié)構(gòu)性能和用途及成型等各方面考慮，它需要的材料耐話品性良好。且流動(dòng)性好，易于加工成型，染色性好，無(wú)毒無(wú)臭，聚丙烯正好符合性能方面的要求，因此，選用聚丙 烯（ PP）。 丙 烯（ PP）的性能和成型特點(diǎn) （一）基本特性 塑料圓盒模具設(shè)計(jì) 9 PP 即聚丙烯是結(jié)晶性塑料；聚丙烯無(wú)味、無(wú)色、無(wú)毒。外觀似聚乙烯，但比聚乙烯更透明、更輕。密度僅為 ~。它不吸水、光澤好、易著色。聚丙烯的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和硬度及彈性比聚乙烯好。定向拉伸后的聚丙烯可制作鉸鏈，其具有特別高的抗彎曲疲勞強(qiáng)度，如用聚丙烯注射成型的一體鉸鏈（蓋和本體合一的容器），經(jīng)過(guò) 7x10 七次方次開(kāi)閉彎折未產(chǎn)生損壞和斷裂現(xiàn)象。聚丙烯的熔點(diǎn)為 164~170 攝氏度，其耐熱性好，能在 100 攝氏度以上的溫度下進(jìn)行消毒滅菌。聚丙烯耐低溫的使用溫度可達(dá) 15 攝氏度，在低于 35攝氏度時(shí)會(huì)脆裂。聚丙烯的高頻絕緣性能好，而且由于其不吸水，絕緣性能不受濕度的影響。聚丙烯在氧、熱、光的作用下極易潔聚、老化，所欲必須加入防老化劑。 PP 塑料的主要技術(shù)指標(biāo)如下表 表 PP 塑料的主要技術(shù)指標(biāo) 密度（克 /立方厘米） 收縮率（ %） 熔點(diǎn)（攝氏度） 164170 熱變形溫度（攝氏度） 105116 拉伸彈性模量（ MPa） 的三次方 彎曲強(qiáng)度（ MPa） 4267 硬度 HB HR95105 體積電阻率（歐姆 .厘米） 10 的 16 次方 擊穿電壓（千伏 /毫 米） 2026 （二） 主要用途 聚丙烯可用于制造各種機(jī)械零件，如法蘭、接頭、泵葉輪、汽車(chē)零件和自行車(chē)零件；可作水、蒸汽、各種酸堿等的輸送管道，化工容器和其他設(shè)備的襯里、表面涂層；可制造蓋和本體合一的箱殼，各種絕緣零件，并用于醫(yī)藥工業(yè)中。 （三） 成型特點(diǎn) 聚丙烯成型收縮范圍大，易發(fā)生縮孔、痕凹及變形；聚丙烯熱容量大，注射成型模具必須設(shè)計(jì)能充分進(jìn)行冷卻的冷卻回路；聚丙烯成型的適宜模溫為 80攝氏度左右，不可低于 50攝氏度，否則會(huì)造成成型塑件表面光澤差或產(chǎn)生熔接痕等缺 陷，且溫度過(guò)高會(huì)產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象。 確定塑件收縮率 塑料圓盒模具設(shè)計(jì) 10 模具型腔和型芯的加工尺寸除了計(jì)算基本尺寸之外，還有一個(gè)加工公差的問(wèn)題。按照慣例，模具的加工公差為塑料公差的 1/4。但由于塑料收縮率范圍和穩(wěn)定性各有差異，首先必須合理化確定不同塑料所成形塑件的尺寸公差。 PP的收縮率為 1% 3%，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，零件中，零件的收縮率為 2%。 壁厚的確定 塑件壁厚對(duì)成形工業(yè)的影響很大，合理的去頂塑件的壁厚是很重要的。塑件的壁厚首先決定于塑件 的使用要求，壁厚過(guò)小，成型時(shí)流動(dòng)阻力大，大型復(fù)雜塑件難以充滿型腔。設(shè)計(jì)要求本產(chǎn)品的壁厚設(shè)置為 ，是根據(jù)零件的工作要求、擺放位置和化學(xué)和流動(dòng)特性確定。 塑件的脫模斜度 根據(jù)產(chǎn)品的外型，結(jié)合的工作條件、工藝特點(diǎn)，為提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和表質(zhì)量，脫模斜度設(shè)置為 3176。 圓角的設(shè)計(jì) 在塑件的設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了避免應(yīng)力集中，提高塑件的強(qiáng)度，改善熔體的流動(dòng)情況和便于脫模，在塑件各內(nèi)外表面的轉(zhuǎn)角連接處，均應(yīng)采用圓弧過(guò)渡。此外，有了圓角，模具在淬火或使用時(shí)不致應(yīng)力集中而開(kāi)裂。一般內(nèi)外圓弧半徑 R1均為壁厚 1的 倍。 孔的設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)塑件中孔的位置時(shí)，應(yīng)不致影響到塑件的強(qiáng)度，并應(yīng)盡量不增加模具制造的復(fù)雜性。此塑件上沒(méi)有成型孔，所以不用考慮設(shè)計(jì)孔的要求。 塑料圓盒模具設(shè)計(jì) 11 注射模簡(jiǎn)介 塑料注射成型所用的模具稱(chēng)為注射成形模具，簡(jiǎn)稱(chēng)注射模。塑料的注射成形過(guò)程是借助注射劑內(nèi)的螺桿或柱塞的推力，將已塑化的塑料熔體以一定得壓力和速率注射到閉合的模具型腔內(nèi)，經(jīng)冷卻、固化。定型后開(kāi)模面獲得制品。 注射模 組成 注射模由動(dòng)模和定模兩部分組成。動(dòng)模安裝 在注射機(jī)的移動(dòng)工作臺(tái)上，定模安裝在注射機(jī)的固定工作臺(tái)面上。動(dòng)模和定模閉合后已塑化的塑料通過(guò)澆注系統(tǒng)注入到模具型腔中冷卻、固化和定型。通常要求注射模分開(kāi)后，制品滯留在動(dòng)模一側(cè)，由設(shè)置在動(dòng)模內(nèi)的脫模機(jī)構(gòu)將制品從模內(nèi)推出。 （ 1）成形零部件：指構(gòu)成模具型腔、直接與塑料熔體想接觸并成形制品的模具零件或部件。 （ 2）澆注系統(tǒng) （ 3）導(dǎo)向和定位機(jī)構(gòu) （ 4）脫模機(jī)構(gòu) （ 5）側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu) （ 6）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) （ 7）排氣系統(tǒng) 注射模設(shè)計(jì)與成形工藝 包括成形前的準(zhǔn)備、注射過(guò)程和制品的后處理。 注射 成 形前的準(zhǔn)備 （一）原料的檢驗(yàn)和預(yù)處理 根據(jù)塑料工藝性能要求，檢驗(yàn)其各種性能指標(biāo)，如含水量等。對(duì)于該塑件材料 PP，查本節(jié)參考文獻(xiàn)得聚丙烯 PP 吸水率 %,允許水含量為 %%。由于該塑料不易吸水，估可以不進(jìn)行干燥處理。 （二）料筒的清洗 在注射成型過(guò)程中，當(dāng)改變產(chǎn)品、更換原料及顏色時(shí)均需清洗料筒。通過(guò)，柱塞式料筒可塑料圓盒模具設(shè)計(jì) 12 拆卸清洗，而螺桿式料筒可采用對(duì)空注射法清洗。 注射過(guò)程 注射的過(guò)程包括：加料、塑化、注射、保壓、冷卻、脫模。但就塑料注射成型中的實(shí)質(zhì)變化來(lái)說(shuō)，分為塑料的塑化、熔體 充滿型腔和冷卻定型三大過(guò)程。 （一） 加料 由注射機(jī)的料斗落入一定量的塑料，以保證操作穩(wěn)定、塑料塑 化均勻，最終獲得良好的塑件。通常其加料量由注射機(jī)計(jì)量裝置來(lái)控制 . （二） 塑化 塑化是指塑料在料筒內(nèi)經(jīng)加熱達(dá)到熔融流動(dòng)狀態(tài)，并具有良好可塑性的全過(guò)程就生產(chǎn)的工藝而論，對(duì)這一過(guò)程的總要求是：在規(guī)定時(shí)間內(nèi)提供足夠數(shù)量的熔融塑料，塑料熔體在進(jìn)入型腔之前要充分塑化，既要達(dá)到規(guī)定的成型溫度，又要使塑化料各處的溫度盡量均勻一致，還要使分解物的含量達(dá)到最小值。這些要求與塑料的特性、工藝條件的控制及注射機(jī)塑化裝置的結(jié)構(gòu)等密切相關(guān)。 （三） 注射 注射機(jī)用柱塞或螺桿推動(dòng)具有流動(dòng)性和溫度均勻的塑料熔體，從料筒中經(jīng)過(guò)噴嘴、澆注系統(tǒng)，直至壓入模腔。 （四） 保壓 保壓是自注射結(jié)束到柱塞或螺桿開(kāi)始后移的這段過(guò)程，即壓實(shí)工序。保壓的目的一方面是防止注射壓力杰出后，如果澆口 尚未凍結(jié)，發(fā)生型腔中溶料通過(guò)澆口流向澆注系統(tǒng)，導(dǎo)致熔體倒流；另一方面則是當(dāng)型腔內(nèi)熔體冷卻收縮時(shí)，繼續(xù)保持施壓狀態(tài)的柱塞或螺桿可迫使?jié)部诟浇娜芰喜粩嘌a(bǔ)充進(jìn)模具中，使型腔中塑料能成型出形狀完整而致密的塑件。 （五） 冷卻定型 當(dāng)澆注系統(tǒng)的塑料已經(jīng)冷卻凝固。繼續(xù)保壓已不再需要，此時(shí)可退回柱塞或 螺桿，由于通入的冷卻水或空氣德國(guó)冷卻介質(zhì)，對(duì)模具進(jìn)一步 冷卻，這一階段稱(chēng)冷卻定型、實(shí)際上冷卻定型過(guò)程從塑料注入型腔起就開(kāi)始，它包括從 注射完成、保壓到脫模前這一段時(shí)間。 塑料圓盒模具設(shè)計(jì) 13 （六） 脫模 塑件冷卻到一定溫度即可開(kāi)模，在推出機(jī)構(gòu)的作用下將塑件推出模外。 塑件的后處理 塑件經(jīng)注射成型后，除出澆口凝料。修飾澆口出余料及飛邊毛刺外，常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚?，借以改善和提高塑件的性能，塑件的后處理主要指退火和調(diào)濕處理。 注射成型原理 注射成型過(guò)程是將粒狀或粉狀的塑料從注射機(jī)料 斗中加入到塑化料筒內(nèi)，經(jīng)受熱而熔融化成粘流態(tài)然后在注射機(jī)螺桿的推動(dòng)下熔融塑料經(jīng)料筒前端的噴嘴及模具澆注系統(tǒng)而被注入模具的閉合型腔，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的冷卻或保壓，待塑料在模具型腔內(nèi)凝固定型后，注射機(jī)開(kāi)合模機(jī)構(gòu)動(dòng)作，開(kāi)啟模具推出塑件。 第 三章 塑料注射模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 和注射機(jī)的選擇 塑料圓盒模具設(shè)計(jì) 14 注射模的分類(lèi)方法很多，安注射模結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分類(lèi)，可分為 10種類(lèi)型： （ 1）單分型面注射模；（ 2）雙分型面注射模；（ 3）帶有活動(dòng)鑲件的注射模；（ 4）斜滑塊側(cè)向抽芯注射模；（ 5）斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽 芯注射模；（ 6）自動(dòng)卸螺紋的注射模；（ 7）定模設(shè)置推出機(jī)構(gòu)的注射模；（ 8）無(wú)流道注射模；（ 9）帶定距分型拉緊機(jī)構(gòu)的注射模；（ 10）層疊注射模 本設(shè)計(jì)采用：?jiǎn)畏中兔孀⑸淠?。因?yàn)樗芗](méi)有外螺紋，也沒(méi)有側(cè)向抽芯。 型腔數(shù)目的確定 確定型腔數(shù)目的方法有很多，如根據(jù)鎖模力、根據(jù)最大注射量、根據(jù)制品的精度要求、根據(jù)經(jīng)濟(jì)性等等。這里選用根據(jù)最大注射量來(lái)確定型腔數(shù)目。 由于該塑件的精度要求高，塑件尺寸較大，所以采用一模一腔的結(jié)構(gòu)形式。 分型面的設(shè)計(jì) 分型面的選擇與塑件的幾何形狀及尺寸精度、脫模方 法、后處理工序、模具類(lèi)型、排氣條件、嵌件位置、澆口形式有關(guān)。 分型面的選擇有以下 8原則： （ 1） 分型面應(yīng)便于塑件制品的脫模 （ 2） 分型面的選擇應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯 （ 3） 分型面的選擇應(yīng)保證塑件制品的質(zhì)量 （ 4） 分型面的選擇應(yīng)有利于防止溶料的流出 （ 5） 分型面的選擇應(yīng)有利于排氣 （ 6） 分型面的選擇使成型零件便于加工 （ 7） 分型面的選擇必須考慮注射機(jī)的技術(shù)參數(shù) （ 8） 分型面的選擇必須 考慮對(duì)成型面積的影響 為了使塑料制品的脫模和安裝嵌件的需要，模具型腔由兩部分或更多部分組成，這些可分離部分的接觸表面稱(chēng)為分型面。分型面可能是垂直于合模方向，也可能平行于合模方向 。分型面的形狀有平面和斜面，還有階梯面和曲面，現(xiàn)采用平面型分型面。其分型面結(jié)構(gòu)圖 如下