【正文】 、數(shù)控加工在模具制造技術(shù)發(fā)展上發(fā)揮了重要作用。模具加工機(jī)床品種增多，水平明顯提高?？焖俳?jīng)濟(jì)制模技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展，尤其這一領(lǐng)域的高新技術(shù)快速原型制造技術(shù) (RPM)進(jìn)展很快，國(guó)內(nèi)有多家已自行開(kāi)發(fā)出達(dá)到國(guó)際水平的相關(guān)設(shè)備。模具標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)用更加廣泛，品種有所擴(kuò)展。模具材料方面，由于對(duì)模具壽命的重視，優(yōu)質(zhì)模具鋼的應(yīng)用有較大進(jìn)展。正由于模具行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，模具水平得以提高 ，模具國(guó)產(chǎn)化取得了可喜的成就。歷年來(lái)進(jìn)口模具不斷增長(zhǎng)的勢(shì)頭有所控制，模具出口穩(wěn)步 增長(zhǎng)。 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)模具工業(yè)提出了越來(lái)越高的要求，同時(shí)為模具的發(fā)展提供了巨大的動(dòng)力。這些年來(lái)，中國(guó)模具發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)一直以 15% 左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。振興和發(fā)展中國(guó)的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”已經(jīng)取得了共識(shí)。目前，中國(guó)有 17000 多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)約 50 多萬(wàn)。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占 50%，塑料模具約占 33%，壓鑄模具約占 6%，其他各類模具約占 11%。近年來(lái)，中國(guó)模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了變化。除了國(guó) 有專業(yè)廠家外，還有集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨(dú)資企業(yè)和私營(yíng)企業(yè)，他們都得到了迅速的發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投入力度，將技術(shù)進(jìn)步作為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校也開(kāi)展了模具技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。 塑料模具的發(fā)展 現(xiàn)狀 當(dāng)前，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是產(chǎn)品品種多、更新快和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。在這種情況下，用戶對(duì)模具制造的要求是交貨期短、精度高、質(zhì)理好、價(jià)格低。因此，模具工業(yè)的發(fā)展的趨勢(shì)是非常明顯的。 模具產(chǎn)品成形零件的日漸大型化，以及 由于高效率生產(chǎn)要求的一模多腔 (如塑封模已達(dá)到一模幾百腔 )使模具日趨大型化。 隨著零件微型化，以及模具結(jié)構(gòu)發(fā)展的要求 (如多工位級(jí)進(jìn)模工位數(shù)的增加，其步距精度的提高 )精密模具精度已由原來(lái)的 5μ m 提高到 2～ 3μ m，今后有些模具加工精度公差要求在 1μ m 以下，這就要求發(fā)展超精加工。 重慶大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 新型多功能復(fù)合具是在多工位級(jí)進(jìn)?；A(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的。一套多功能模具除了沖壓成形零件外，還可擔(dān)負(fù)轉(zhuǎn)位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務(wù)。通過(guò)這種多勸能模具生產(chǎn)出來(lái)的不再是單個(gè)零件，而是成批的組件。如觸頭 與支座的組件，各種小型電機(jī)、電器及儀表的鐵芯組件等。 由于采用熱流道技術(shù)的模具可提高制作的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省制作的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變革。國(guó)外熱流道模具已有一半用上了熱流道技術(shù)，有的廠甚至已達(dá) 80%以上，效果十分明顯。國(guó)內(nèi)近幾年已開(kāi)始推廣應(yīng)用，但總體還達(dá)不到 10%，個(gè)別企業(yè)已達(dá)到 20%30%。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 氣體輔助 注射模具和適應(yīng)高壓注射成形等工藝的模具將積極發(fā)展 氣體輔助注射成形是一種塑料成形的新工藝，它具有注射壓力低、制品翹曲變形少、表面好以及易于成形壁厚差異較大的制品等優(yōu)點(diǎn)，可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。國(guó)外，已經(jīng)較成熟。國(guó)內(nèi)目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成形包括塑料熔體注射和氣體注射成形兩面部份，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，而且氣體輔助注射常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計(jì)和控制的難度較大，因此，開(kāi)發(fā)氣體輔助成型 現(xiàn)在是多品種、少批量生產(chǎn)的時(shí)代，到下一個(gè)世紀(jì)，這種生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例將達(dá) 75%以上。一方面是制品使用周期短，品種更新快，另一方面制品的花樣變化頻繁，均要求模具的生產(chǎn)周期越快越好。因此，開(kāi)發(fā)快速經(jīng)濟(jì)具越來(lái)越引起人們的重視。例如，研制各種超塑性材料 (環(huán)氧、聚脂等 )制作或其中填充金屬粉末、玻璃纖維等的簡(jiǎn)易模具：中、低熔點(diǎn)合金模具、噴涂成型模具、快速電鑄模、陶瓷型精鑄模、陶瓷型吸塑模、疊層模及快速原型制造模具等快速經(jīng)濟(jì)模具將進(jìn)一步發(fā)展?？鞊Q模架、快換沖頭等也將日益發(fā)展 。另外，采用計(jì)算機(jī)控制和機(jī)械手操作的快速換模裝置、快速試模技術(shù)也會(huì)得到發(fā)展和提高。 使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國(guó)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，發(fā)展和完善聯(lián)銷網(wǎng)，保證供貨迅速。 本課題 研究的 主要問(wèn)題 模具設(shè)計(jì) 和制造與 塑料加工 有密切關(guān)系。塑料加工的成敗，很大程度上取決于模具設(shè)計(jì)效果和模具制造質(zhì)量，而塑料模具設(shè)計(jì)又以正確的塑料制品設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)。 塑料模具設(shè)計(jì)要考慮的結(jié)構(gòu)要素有： 分型面，即模具閉合時(shí)凹模與凸模相互配合的接觸表面。它的位置和形式的選定，受制品形狀及外觀、壁厚、成型方法、后加工工藝、模具類 型與結(jié)構(gòu)、脫模方法及成型機(jī)結(jié)構(gòu)等因素的影響。 澆注系統(tǒng)，即由注塑機(jī)噴嘴至型腔之間的進(jìn)料通道，包括主 流道 、分重慶大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 流道、澆口和冷料穴。特別是澆口位置的選定應(yīng)有利于熔融塑料在良好流動(dòng)狀態(tài)下充滿型腔，附在制品上的固態(tài)流道和澆口冷料在開(kāi)模時(shí)易于從模具內(nèi)頂出并予以清除 (熱流道模除外 )。 塑料收縮率以及影響制品 尺寸精度 的各項(xiàng)因素，如 模具制造 和裝配誤差、模具磨損等。此外，設(shè)計(jì)壓塑模和注塑模時(shí)，還應(yīng)考慮 成型機(jī) 的工藝和結(jié)構(gòu)參數(shù)的匹配。在塑料模具設(shè)計(jì)中已廣泛應(yīng)用 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 技術(shù)。 2. 醫(yī)用 模具 結(jié)構(gòu)工藝分析 設(shè)計(jì)依據(jù) 本課題來(lái)源于某塑料模具制造 有限公司。 要求大批量生產(chǎn)，塑件的外觀要求表面光潔，要求無(wú)裂痕、斑紋、脫皮、分層、變形等缺陷。該塑件選用材料為POM。塑件的二維圖如圖所示： 圖 21 塑件二維圖 塑件結(jié)構(gòu)及工藝性分析 根據(jù)塑件圖，使用 繪圖 軟件繪制其 造型圖，通過(guò) 造型 圖可 以較為直觀的認(rèn)識(shí)塑件的結(jié)構(gòu)。由圖可知，塑件外表面有 :1個(gè)環(huán)形凸起、 1個(gè)矩形凹陷、 1個(gè)方孔、4 個(gè)圓孔、下部側(cè)表面有 2 個(gè)插穿孔、一側(cè)有流線型較好的圓?。粌?nèi)表面有 12個(gè)固定螺釘用的圓形凸臺(tái)。該塑件要求外形美觀，外表面不允許有熔接痕跡及澆口痕跡，故只能考慮采用 點(diǎn)澆口或者潛伏式澆口等，從方孔中心進(jìn)料為宜。 塑件材料 選擇 及 特性 分析 該塑件選用 POM 塑料。 POM（ 聚甲醛學(xué)名聚氧亞甲基 ） 聚甲醛是一種沒(méi)有側(cè)鏈，高密度，高結(jié)晶性的線性聚合物，具有優(yōu)異的綜合性能。 聚甲醛是一種表面光滑，有光澤的硬而致密的材料，淡黃 或白色，可在重慶大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 40100176。C 溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用。它的耐磨性和自潤(rùn)滑性也比絕大多數(shù) 工程塑料 優(yōu)越，又有良好的耐油，耐過(guò)氧化物性能。很不耐酸，不耐強(qiáng)堿和不耐太陽(yáng)光紫外線的輻射。 聚甲醛的拉伸強(qiáng)度達(dá) 70MPa，吸水性小，尺寸穩(wěn)定，有光澤，這些性能都比尼龍好，聚甲醛為高度結(jié)晶的樹(shù)脂，在 熱塑性樹(shù)脂 中是最堅(jiān)韌的。具抗熱強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度，耐疲勞性強(qiáng)度均高，耐磨性和電性能優(yōu)良。 塑件要求表面光潔，模溫應(yīng)選 25℃ — 70℃。選用螺桿式注塑機(jī)，注射壓力為 50— 100Mpa。 POM具有良好的成型加工性， 制品表面光潔度高 。 初定制品成型工藝參數(shù)如表 21所示： 表 21 POM塑料成型工藝參數(shù) 序號(hào) 特性 單位 內(nèi)容 1 注塑機(jī)類型 螺桿式 2 螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 40 3 噴嘴形式 直通式 4 噴嘴溫度 ℃ 200 5 料筒后段溫度 ℃ 200～ 220 6 料筒中段溫度 ℃ 210～ 230 7 料筒前段溫度 ℃ 220～ 250 8 模具溫度 ℃ 80 9 注射壓力 MPa 80 10 注射時(shí)間 s 3 11 冷卻時(shí)間 s 30 12 保持壓力 MPa 60 13 保 壓 時(shí)間 s 20 14 成型周期 s 45