【正文】 量 30～ 40% 25～ 30% 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(jī)構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得較大進(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(jī)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/Emgineer、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(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)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 科技 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(jī)上應(yīng)用且價格低等特點，為進(jìn)一步普及模具 CAD/CAM 技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。 近年來，國內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如： P20， 3Gr2Mo、 PMS、SMⅠ 、 SMⅡ 等，對模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大影響，但總體使用量仍較少。塑料模具標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來越廣泛得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目 前我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度的商品化程度一般在 30%以下，和國外先進(jìn)工業(yè)國家已達(dá)到 70%～ 80%相比，仍有差距。 我國模具設(shè)計技術(shù)今后發(fā)展方向 （ 1）提高大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的設(shè)計水平及比例。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 良好的條件；基于網(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，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)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。 （ 4）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。 （ 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)件的規(guī)格品種。 （ 6）應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。 （ 7）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。 2 塑件的工藝分析 分析塑件使用材料的種類及工藝特征 該塑件為板狀殼體，表面光滑，在模具設(shè)計和制造上要有良好的加工工藝，確保成型零件具有一定的光潔度。該產(chǎn)品的注塑材料選用 ABS，要求大批量生產(chǎn)，所以我們設(shè)計模具時采取一出四的設(shè)計思想。其二維形狀如圖所示： 圖 一 該塑件材料選用 丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種單體的接枝共聚合產(chǎn)物 （ ABS） ，取它們英文名的第一個字母命名 （ A 代表 丙烯腈 ， B 代表 丁二烯 ， S 代表 苯乙烯 ） 。它是一種強(qiáng)度高、韌性好、綜合 性能優(yōu)良的樹脂，用途廣泛，常用作工程塑料。工業(yè)上多以聚丁二烯膠乳或苯乙烯含量低的丁苯橡膠為主鏈，與丙烯腈、苯乙烯兩種單體的混合物接枝共聚合制得。實際上它往往是含丁二烯的接枝聚合物與丙烯腈－苯乙烯共聚物 SAN(或稱 AS)的混合物。近年來也有先用苯乙烯、丙烯腈兩種單體共聚，然后再與接枝共聚的 ABS 樹脂以不同比例混合，以制得適應(yīng)不同用途的各種 ABS 樹脂。 20 世紀(jì) 50 年代中期已開始在美國工業(yè)化生產(chǎn)。 ABS 工程塑料一般是不透明的，外觀呈淺象牙色、無毒、無味，兼有韌、硬、剛的特性，燃燒緩慢，火焰呈黃色，有黑煙， 燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊的肉桂氣味，但無熔融滴落現(xiàn)象。 ABS 工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化學(xué)藥品性、染色性，散熱性（現(xiàn)在 ABS 工程塑料的工藝已經(jīng)很成熟了，筆記本電腦只要內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，同樣可以有出色的散熱效果。 ) ABS 工程塑料的缺點：熱變形溫度較低，可燃，耐候性較差但 ABS 有良好的耐化學(xué)腐蝕及表面硬度 ，有良好的加工性和染色性能。 ABS 無毒、無味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。密度為~179。 ABS 有良好的機(jī)械強(qiáng)度 和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機(jī)鹽、堿和酸類對 ABS 幾乎無影響。 ABS不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。 ABS 有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易與成型加工，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。 ABS 的缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為 70186。C 左右，熱變形溫度為 93186。C 左右，且耐氣候性差，在紫外線作用下易發(fā)脆。 ABS 在升溫時粘度增高，所以成型壓力高，故塑件上的脫模斜度宜稍大； ABS 易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理； ABS 易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時應(yīng)注意盡量少澆注系統(tǒng)對料流的 阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。運用軟件對該產(chǎn)品放入縮水率后，其造型如圖所示： 圖 2 圖 3 工業(yè)生產(chǎn)方法 可分兩大類：一類是將聚丁二烯或丁苯橡膠與 SAN 樹脂在輥筒上進(jìn)行機(jī)械共混，或?qū)煞N膠乳共混，再共聚；另一類是在聚丁二烯或苯乙烯含量低的丁苯膠乳中加入苯乙烯和丙烯腈單體進(jìn)行乳液接枝共聚，或再與 SAN樹脂以不同比例混合使用。 結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和應(yīng)用 在 ABS 樹脂中，橡膠顆粒呈分散相，分散于 SAN 樹脂連續(xù)相中。當(dāng)受沖擊時，交聯(lián)的橡膠顆粒承受并吸收這種能量，使應(yīng)力分散，從而阻止 裂口發(fā)展，以此提高抗撕性能。 接枝共聚合的目的在于改進(jìn)橡膠粒表面與樹脂相的兼容性和粘合力。這與游離 SAN 樹脂的多少和接枝在橡膠主鏈上的 SAN 樹脂組成有關(guān)。這兩種樹脂中丙烯腈含量之差不宜太大，否則兼容性不好，會導(dǎo)致橡膠與樹脂界面的龜裂。 用途：汽車配件（儀表板、工具艙門、車輪蓋、反光鏡盒等），收音機(jī)殼，電話手柄、大強(qiáng)度工具（吸塵器，頭發(fā)烘干機(jī)，攪拌器，割草機(jī)等），打字機(jī)鍵盤，娛樂用車輛如高爾夫球手推車以及噴氣式雪橇車等。 比重 : 克 /立方厘米 燃燒鑒別方法：連續(xù)燃燒、藍(lán)底黃火焰、黑煙、淺金盞草味 溶劑實驗：環(huán)已酮可軟化，芳香溶劑無作用 特點： ① 綜合性能較好 ,沖擊強(qiáng)度較高 ,化學(xué)穩(wěn)定性 ,電性能良好 . ② 與 372 有機(jī)玻璃的熔接性良好 ,制成雙色塑件 ,且可表面鍍鉻 ,噴漆處理 . ③ 有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強(qiáng)、透明等級別。 ④ 流動性比 HIPS 差一點，比 PMMA、 PC 等好，柔韌性好。 ⑤ 用途：適于制作一般機(jī)械零件 ,減磨耐磨零件 ,傳動零件和電訊零件 . ⑥ 同 PVC（聚氯乙烯）一樣在屈折處會出現(xiàn)白化現(xiàn)象。 成型特性： ① 無定形料 ,流動性中等 ,吸濕大 ,必須充分干燥 ,表面要求 光澤的塑件須長時間預(yù)熱干燥 8090 度 ,3 小時。 ② 宜取高料溫 ,高模溫 ,但料溫過高易分解 (分解溫度為 270度 ).對精度較高的塑件 ,模溫宜取 5060 度 ,對高光澤 .耐熱塑件 ,模溫宜取 6080 度。 ③ 如需解決夾水紋，需提高材料的流動性，采取高料溫、高模溫，或者改變?nèi)胨坏确椒ā? ④ 如成形耐熱級或阻燃級材料，生產(chǎn) 37 天后模具表面會殘存塑料分解物，導(dǎo)致模具表面發(fā)亮，需對模具及時進(jìn)行清理，同時模具表面需增加排氣位置。 ABS 主要技術(shù)指標(biāo)： 表 21 熱物理性能 密度 (g/ cm179。) — 1． 05 比熱容 (J kg1K1) 1255— 1674 導(dǎo)熱系數(shù) (W m1 K1 102) — 線膨脹系數(shù) (105K1) — 滯流溫度 (176。 C) 130 表 22 力學(xué)性能 屈服強(qiáng)度（ MPa） 50 抗拉強(qiáng)度 (MPa) 38 斷裂伸長率 (﹪ ) 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 沖擊韌度 (簡支梁式 ) 無缺口 261 布氏硬度 缺 口 11 表 23 電氣性能 表面電阻率（ Ω ） 1013 體積電阻率（ Ω m） 1014 擊穿電壓（ KV/mm） \ 介電常數(shù)（ 106Hz） 介電損耗角正切（ 106Hz） 耐電弧性 (s) 50— 85 分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性 該塑件尺寸較小，整體結(jié)構(gòu)較簡單 .有平面和圓角以及少量的曲面構(gòu)成。除了配合尺寸要求精度較高外，其他尺寸精度要求相對較低，但表面粗糙度要求較高，再結(jié)合其材料性能，故選一般精度等級： 5 級。 工藝性分析 為了提高成型效率，本設(shè)計采用側(cè)澆口。該澆口的分流道位于模具的分型面處，澆口為側(cè)交口，分流道采取平衡式分流道。 塑件的工藝參數(shù)： 注塑機(jī)類型：螺桿式 噴嘴形式： 通用式 料筒一區(qū) 150—— 170 料筒二區(qū) 180—— 190 料筒三區(qū) 200—— 210 噴嘴溫度 180—— 190 模具溫度 50—— 70 注塑壓 60—— 100 保壓 40—— 60 注塑時間 2—— 5 保壓時間 5—— 10 冷卻時間 5—— 15 周期 15—— 30 后處理 紅外線烘箱 溫度（ 70） 時間（ —— 1） 注塑成型是把塑料原料（一般經(jīng)過造粒、染色、添加劑等處理之后的顆粒）放入料間當(dāng)中，經(jīng)過加熱溶化使之成為高粘度的流體 熔體用柱塞或螺桿作為加壓工具，使得熔體通過噴嘴以較高的壓力（約 20~85mpa），溶入模具的型腔中經(jīng)過冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。 a 塑化過程 現(xiàn)代式的注射機(jī)基本上采取螺桿式的塑化設(shè)備，塑料原粒（稱為物料）自從送料斗以定容方式送入料筒，通過料筒外的 點加熱裝置和料筒內(nèi)的螺桿旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的摩擦熱，使物理熔化達(dá)到一定的溫度后即可注射，注射動作是由螺桿的推進(jìn)來完成的。 b 充模過程 熔體自注射機(jī)的噴嘴噴出來后，進(jìn)入模具的型腔內(nèi)，將型腔內(nèi)的空氣排出，并充滿型腔，然后升到一定壓力，使溶體的密度增加，充實型腔的每一個角落。 充模過程是注射成型的最主要的過程，由于塑料溶體的流動是非牛頓流動，而且粘度很大，所以在壓力損耗，粘度變化，多般匯流等現(xiàn)象左右塑件的質(zhì)量，因此充模過程的關(guān)鍵問題 澆注系統(tǒng)的設(shè)計就成為注射模具設(shè)計過程的重點，現(xiàn)代的設(shè)計方法已經(jīng)運用了計算機(jī) 輔助設(shè)計以解決澆注系統(tǒng)設(shè)計中疑難問題。 c 冷卻凝固過程 熱塑性塑料的注射成型過程是熱交換過程，即：