【正文】 ology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，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濟效益，促進和推動了我國模具 CAD/CAM 技術的發(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)、華中理工大學開發(fā)的注塑模 系統(tǒng)及 CAE 軟件等，這些軟件具有適應國內模具的具體情況、能在微機上應用且價格較低等特點，為進一步普及模具 CAD/CAM 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、 SM Ⅰ、 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。 據(jù)有關方面預測，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，精密、大型、復雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時，由于近年來進口模具中，精密、大型、復雜、長壽命模具占多數(shù)，所以，從減少進口、提高國產化率角度出發(fā)，這類高檔模具在市場上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展，使各種異型材擠出模具、 PVC 塑料管材管接頭模具成為模具市場新的經濟增長點，高速公路的迅速發(fā)展，對汽車輪胎也提出了更高要求，因此子午線橡膠輪胎模具，特別是活絡模的發(fā)展速度也將高于總平均水平；以塑代木，以塑代金屬 使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大；家用電器行業(yè)在“十五”期間將有較大發(fā)展，特別是電冰箱、空調器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大；而電子及通訊產品方面，除了彩電等音像產品外，筆記本電腦和網機頂盒將有較大發(fā)展，這些都是塑料模具市場的增長點?！?1】 整體來看，中國塑料模具無論是在數(shù)量上，還是在質量、技術和能力等方面都有了很大進步，但與國民經濟發(fā)展的需求、世界先進水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、復雜、長壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進口。在總量供不應求的同時，一些低檔塑料模具卻供過于求，市場競爭 激烈，還有一些技術含量不太高的中檔塑料模具也有供過于求的趨勢。【 2】 、國外塑料模的發(fā)展狀況 國外先進國家對發(fā)展塑料模很重視，塑料模比例一般占 30%40%。專業(yè)化、標準化程度 高、設計和工藝技術 先進 ，如模具 CAD/CAM 技術采用普遍，加工設備數(shù)控化率 高 等，模具生產效率高、周期 短 。國外， 70%以上是商品化的 。 工藝裝備水平 CAE 技術在歐美已經逐漸成熟。在注射模設計中應用 CAE 分析軟件，模擬塑料的沖模過程，分析冷卻過程，預測成型過程中可能發(fā)生的缺陷 。 CAE 技術在模具設計中的作用越來越大，意大利 COMAU 公司應用 CAE 技術后，試模時間減少了 50%以上 。 一些壽命高的和高精度的模具拿制作模具的原材料來說，國內的材料很難達到大型、精密模具所需要的性能要求 、 CAE CAD 等軟件很多都是國外的 。 拿塑封模具來說，國外一次可以加工出上百個型腔的模具，還有熱流道技術、氣輔成型這些工藝 應用都很普遍。德國的模具很多采用熱流道技術，使用熱流道技術，產品的質量好，成型周期短，精度高。【 3】 本課題研究的思路：彈簧上座注塑模具設計 .在設計中經過分析選用了 “一模兩腔”的型腔排列方式，能夠滿足大批量的生產任務；澆口的 設計過程中根據(jù)模具結構選擇了側澆口，在開模過程中能夠自動切斷澆口凝料，提高了生產效率；由于制件有側孔，需要設置側向分型抽芯機構，本模具中采用了斜導柱側向分型抽芯機構；在頂出機構的設計中，考慮到制件成型后由于收縮將包緊在型芯上，造成脫模力較大，為保證塑件的質量，采用了頂桿脫模；在合模時頂管必須在側型芯滑塊復位時提前退回復位，為避免側型芯與頂桿在合模過程中發(fā)生干涉，設置了彈簧式優(yōu)先復位機構，需要注意的是選用的彈簧要有迫使頂出機構復位的足夠力矩。 本課題設計進度的安排如下： ， 所用時間 15 天； ，所用時間 5 天； ，所用時間 30 天； ．所用時間 5 天． 塑件工藝性分析 圖 21 零件圖 尺寸精度：塑料有 7三種精度等級，我們取外表面為 7級精度。塑料制品的表面光潔度，除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點外，主要由模具光潔度決定。一般模具表面光潔度要比塑料制品高一級。因此制件外表面取 m。 塑件壁厚 分析： 塑件壁厚的設計與塑件原料的性能、塑件結構、成型 條件、塑件的質量及其使用要求都有密切的聯(lián)系。壁厚過小，會造成充填阻力增大，特別對于大型件、復雜制件將難于成型。塑件的厚度的最小尺寸應滿足以下要求：滿足塑件結構和使用性能要求下取小壁厚 能承受推出機構等的沖擊和振動 制品連接緊固處、嵌件埋入處等具有足夠的厚度 保證貯存、搬運過程中強度所需的壁厚 滿足成型時熔體充模所需的壁厚。塑料制件規(guī)定有最小壁厚值，表 21 為熱塑性塑件最小壁厚及常用壁厚推薦值。 表 21 熱塑性塑件最小壁厚及常用壁厚推薦值 塑料類型 制件流程 50mm 的最小壁厚 /mm 一般制件的壁厚/mm 大型 制件的壁厚/mm 聚丙烯（ pp） 脫模斜度 分析 當塑件成型后因塑料收縮而包緊型芯，若塑件外形較復雜時，塑件的多個面與型芯緊貼，從而脫模阻力較大。 為防止脫模時塑件的表面被檫傷和推頂變形， 需設脫模斜度。 一般來說，塑件高度在 25mm 以下者可不考慮脫模斜度。但是，如果塑件結構復雜，即使脫模高度僅幾毫米，也必須認真設計脫模斜度。 ① 斜度作用： 便于塑件脫模，防止脫模時擦傷塑件，須在塑件內外表面脫模方向上留有足夠的斜度 ? ，在模具上稱為脫模斜度。 ② 脫模斜度選取 :取決于塑件的形狀、壁厚及塑料的收縮率，一般取 30′ ～1176。30′ 。 塑件脫模斜度的選取應遵循以下原則： 1 塑料的收縮率大，壁厚，斜度應取偏大值，反之取偏小值。 2 塑件結構比較復雜，脫模阻力就比較大，應選用較大的脫模斜度。 3 當塑件高度不大（一般小于 2mm）時，可以不設斜度；對型芯長或深型腔的塑件，斜度取偏小值。但通常為了便于脫模，在滿足制件的使用和尺寸公差要求的前提下可將斜度值取大些。 4 一般情況下，塑件外表面的斜度取值可比內表面的小些，有時也根據(jù)塑件的預留位 置（留于凹?；蛲鼓Ｉ希﹣泶_定制件內外表面的斜度。 5 熱固性塑料的收縮率一般較熱塑性塑料的小一些，故脫模斜度也相應取小一些。 6 一般情況下，脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內。 綜合以上的原則，由于塑件高度不是很大，收縮率一般，本設計中采用 30′ 的脫模斜度。 表面粗糙度 分析： 塑料制件的表面粗糙度，除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等癡點外，主要取決于模具成型零件的表面粗糙度。一般模具的表面粗糙度值要比塑件的低 1~2 級，塑料制件的表面粗糙度 Ra 值一般為 ~，在模具使用中，由于型腔磨損而使表面 粗糙度值不斷加大，應隨時給以拋光復原。非配合表面和隱蔽面可取較大的表面粗糙度值，除塑件外表面有特殊要求以外，一般型腔的表面粗糙度值要低于型芯的。此外，塑件的表面粗糙度與塑料的品種有關。一般，型腔表面粗糙度要求達到 ~。 塑件材料分析 一 尼龍 PA66 的干燥 真空干燥 ： 溫度 ℃ 95105 時間 68小時 熱風干燥 ： 溫度 ℃ 90100 時間 4 小時 左右 。 結晶性：除透明尼龍外 ,尼龍大都為結晶高聚物 ,結晶度高 ,制品拉伸強度、耐磨性、硬度、潤滑性等項性能有所提高，熱膨脹系數(shù)和吸水性趨于下 降，但對透明度以及抗沖擊性能有所不利。 模具溫度對結晶影響較大 ,模溫高結晶度高 ,模溫底結晶度底 . 收縮率：與其他結晶塑料相似，尼龍樹脂存在收縮率較大的問題 ,一般尼龍的收 縮同結晶關系最大 ,當制品結晶度大時制品收縮也會加大 ,在成型過程中降低模具溫度 \加大注射壓力 \降低料溫都會減小收縮 ,但制品內應力加大易變形 .PA66收縮率 % 成型設備：尼龍成型時，主要注意防止“噴嘴的流延現(xiàn)象”，因此對尼龍料的加工一般選用自鎖式噴嘴。 二 制品與模具 制品的壁厚 ? 尼龍的流長比為 150200 之間，尼龍的 制品壁厚不底于 一般在 之間選擇，而且制品的收縮與制品的壁厚有關，壁厚越厚收縮越大。 排氣 尼龍樹脂的溢邊值為 左右，所以排氣孔槽應控制在 以下。 模具溫度：制品壁薄難成型或要求結晶度高的模具加溫控制，要求制品有一定的柔韌性的一般采用冷水控溫。 三、尼龍的成型工藝 料筒溫度 因尼龍是結晶型聚合物 ,所以熔點明顯 ,尼龍類樹脂在注塑時所選擇的料筒溫度同樹脂本身的性能、設備、制品的形狀因素有關。尼龍 66 為 260℃。由于尼龍的熱穩(wěn)定性較差，所以不宜高溫長時間在料筒中停留， 以免引起物料變色發(fā)黃，同時由于尼龍的流動性較好，溫度超過其熔點后就流動迅速。 注射壓力 尼龍溶體的粘度低，流動性好，但是冷凝速度較快，在形狀復雜和壁厚較薄的制品上易出現(xiàn)不足問題，故還是需要較高的注射壓力。通常壓力過高，制品會出現(xiàn)溢邊問題；壓力過低，制品會產生波紋、氣泡、明顯的熔結痕或制品不足等缺陷，大多數(shù)尼龍品種的注射壓力不超過 120MPA，一般在 60100MPA 范圍內選取是滿足大部分制品的要求，只要制品不出現(xiàn)氣泡、凹痕等缺陷，一般不希望采用較高的保壓壓力，以免造成制品內應力增加。 注射速度 對尼龍而言， 注塑速度以快為益，可以防止因冷卻速度過快而造成的波紋，充模不足問題?？斓淖⑸渌俣葘χ破返男阅苡绊懖⒉煌怀觥? 模具溫度 模具溫度對結晶度及成型收縮率有一定的影響，高模溫結晶度高、耐磨性、硬度、彈性模量增加、吸水性下降、制品的成型收縮率增加；低模溫結晶度低、韌性好、伸長率較高。 尼龍 66 尼龍成型工藝參數(shù) 料筒溫度℃ 后部 240285 中部 260300 前部 260300 噴嘴溫度℃ 260280 模具溫度 ℃ 20 90 注塑壓力 MPA 60200 脫模劑的使用：使用少量的脫模劑有時對氣泡等缺陷有改善和消除的作用。尼龍制品的脫模劑可選用硬脂酸鋅和白油等，也可以混合成糊狀使用，使用時必須量少而均勻，以免造成制品表面缺陷。 在停機時要清空螺桿 ,防止下次生產時 ,扭斷螺桿 . 注塑成型是把塑料原料（一般經過造粒、染色、添加劑等處理之后的顆粒）放入料間當中，經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過冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。 現(xiàn)代式的注射機基本上采取螺桿式的塑化設備，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的螺桿旋轉所產生的摩擦熱，使物理熔化達到一定的溫度后即可注射，注射動作是由螺桿的推進來完成的。 熔體自注射機的噴嘴噴出來后，進入模具的型腔內，將型腔內的空氣排出，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)象左右塑件的質量，因此充模過程的關鍵問題 澆注系統(tǒng)的設計就成為注射模具設計過程的重點，現(xiàn)代的設計方法已經運用了計算機輔助設計以解決澆注系統(tǒng)設計中疑難問題。 熱塑性塑料的注射成型過程是熱交換過程，即： 塑化 ——注射充模 ——固化成型 加熱 ——理論上絕熱 ——散熱 熱交換效果的好壞決定了塑件的質量，模具設計時，散熱交換 也要充分考慮，在現(xiàn)代設計方法中也采用了計算機輔助設計來解決問題。 塑件在型腔內固化后，必須采取機械的方式把它從型腔內取出，這個動作由脫模機構來完成。不合理的脫模機構對塑件的質量影響很大，但塑件的幾何形狀是千變萬化的，必須采用最有效和最好的脫模方式。因此，脫模機構的設計也是注射模具設計的一個主要環(huán)節(jié)，由于標準化的推廣，許多標準化的脫模機構零部件也有商品供應。 由 1 至 4 形成了一個循環(huán)，就完成了一次成型乃至很多塑件 注塑機概況 注射成型機（簡稱注射機或注塑機