【正文】 為世界最大的制造中心，這給我國(guó)的模具行業(yè)提供了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。因此，加快高技術(shù)設(shè)備如數(shù)控加工、快速制模、特種加工在模具行業(yè)中的應(yīng)用，加大新興 CADCAM 技術(shù)在模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用比例，加速模具新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料的研究和強(qiáng)化模具高技術(shù)人員的培養(yǎng)，已成為我國(guó)模具行業(yè)再 上一個(gè)新臺(tái)階的關(guān)鍵。 課題的來(lái)源及要求課題來(lái)源于鹽城市羽佳塑料制品廠。課題研究的主要內(nèi)容：（1）產(chǎn)品的注塑加工工藝（2）制品測(cè)繪、工程圖繪制、三維造型及結(jié)構(gòu)優(yōu)化（3）制品模具設(shè)計(jì)（全套工程圖及三維造型）（4）上下型腔的加工工藝分析、工藝規(guī)程、數(shù)控仿真加工及下型腔的工藝卡片。2 模具方案及制品分析 總體方案設(shè)計(jì)首先是對(duì)塑件進(jìn)行測(cè)繪，然后后用 ProE 軟件進(jìn)行三維造型。主要采用拉伸、旋轉(zhuǎn)、螺旋掃描、等步驟造型。造型結(jié)束后進(jìn)行模具設(shè)計(jì)?？紤]到生產(chǎn)批量和經(jīng)濟(jì)效益，還有塑件的精度等級(jí)，本模具采用一模四腔。下面選擇注塑機(jī)，主要從注射量、鎖模力等方面進(jìn)行考慮。要確保塑件及澆注系統(tǒng)所需的注射量不超過(guò)注射機(jī)最大容量的 80％。接著對(duì)各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先是澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)分為主流道、分流道、澆口、冷料穴等。主流道的中心線與注射機(jī)噴嘴的中心線應(yīng)在同一條直線上。另外由于主流道與高溫高壓的熔融塑料接觸所以外面要加個(gè)澆口套。澆口套要進(jìn)行淬火處理，這樣可以延長(zhǎng)模具的使用壽命。分流道的半徑與塑料種類和所需熔融塑料的體積有關(guān)，一般直徑為 8～12mm。本模具設(shè)計(jì)取 10mm。主流道與分流道采用圓角過(guò)渡，這樣可以減小料流轉(zhuǎn)向過(guò)渡時(shí)的阻力。分流道的布置要均勻處理，確保熔融塑料由主流道到各分流道的距離相等。分流道表面不必很光，可以使熔融塑料的冷卻皮層固定，有利于保溫。分流道與澆口采用圓弧過(guò)渡，有利于熔料的流動(dòng)及填充。澆口主要有兩個(gè)作用，一是起控制作用，二是壓力撤銷后封鎖型腔，不產(chǎn)生倒流。冷料穴主要是避免冷料進(jìn)入型腔影響塑件的質(zhì)量和堵塞澆口。拉料銷主要是保證澆注系統(tǒng)的凝料從定模澆口套中拉出，留在動(dòng)模一側(cè)，便于取出。接著是排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本模具采用間隙排氣。利用分型面的配合間隙自然排氣。下面是推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。推動(dòng)的動(dòng)力來(lái)源有手動(dòng)推出、機(jī)動(dòng)推出和液壓與氣動(dòng)推出機(jī)構(gòu)。本模具設(shè)計(jì)采用注射機(jī)的開(kāi)模動(dòng)作驅(qū)動(dòng)模具上的推出機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)塑件的強(qiáng)制脫模（即完成塑件的螺紋和卡位的脫模。最后利用斜導(dǎo)柱實(shí)現(xiàn)側(cè)向抽芯，完成防偽圈的脫模。 塑件的測(cè)繪塑件為塑料瓶蓋，材料為 ABS，用游標(biāo)卡尺對(duì)零件進(jìn)行測(cè)繪。我們最終所需要加工得到的是制造此零件的模具型腔，而我們所取的塑件是模具生產(chǎn)出來(lái)的千千萬(wàn)萬(wàn)個(gè)塑件中的一個(gè)，由于制造的原因，塑件在出模后不可避免的會(huì)產(chǎn)生一定的變形，因此對(duì)該零件的測(cè)量數(shù)值需要進(jìn)行分析處理。如對(duì)塑件較大尺寸誤差的進(jìn)行修正，對(duì)相同形狀處所測(cè)不同尺寸的取均值進(jìn)行圓整，然后繪出零件的草圖。由于條件限制所以采用多次取斷面進(jìn)行測(cè)量的辦法。量具：游標(biāo)卡尺（0～300、） ，曲線測(cè)量?jī)x等注意做到以下幾點(diǎn)：測(cè)繪過(guò)程中必須把被測(cè)物體放在工作平面上；采用多次測(cè)量求平均值；正確地讀取數(shù)據(jù)。測(cè)量的主要尺寸如下圖： 圖 21 塑件的主要尺寸 塑件的造型零件測(cè)繪草圖出來(lái)以后，應(yīng)該根據(jù)零件的測(cè)繪圖，對(duì)零件的進(jìn)行三維造型。三維造型可以選用 ProE 軟件，三維造型的所有參數(shù)與測(cè)繪的數(shù)據(jù)一致。首先打開(kāi)三維軟件 ProE，進(jìn)入零件設(shè)計(jì)界面，點(diǎn)擊拉伸，旋轉(zhuǎn)，掃描，混合，造型等命令繪制三維圖形。由 ProE 軟件的計(jì)算功能得塑件尺寸為：該塑件外形尺寸為 ，根據(jù)上述的方法繪制的制品的零件圖如下：塑件的三維造型如圖 22 所示：圖 22 塑件的三維造型 塑件的材料選擇與分析塑件的材料選擇（1）ABS：高流動(dòng)性，便宜，適用于對(duì)強(qiáng)度要求不太高的部件。（2）在材料的應(yīng)用上需要注意以下一點(diǎn)：避免一味減少?gòu)?qiáng)度風(fēng)險(xiǎn)，什么部件都用 PC 料而導(dǎo)致成型困難和成本增加；在對(duì)強(qiáng)度沒(méi)有完全把握的情況下，模具評(píng)審時(shí)應(yīng)該明確告訴模具供應(yīng)商，可能會(huì)先用 PC+ABS 生產(chǎn) T1 的產(chǎn)品，但不排除當(dāng)強(qiáng)度不夠時(shí)后續(xù)會(huì)改用 PC 料的可能性。這樣模具供應(yīng)商會(huì)在模具的設(shè)計(jì)上考慮好收縮率及特殊部位的拔模角。因此，該塑件選擇 ABS 材料。塑件的材料分析ABS：acrylonitrilebutadienestyrene copolymer 丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物，屬于熱塑性材料。使用性能：綜合性能較好，沖擊韌性、機(jī)械強(qiáng)度一般，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性、電性能良好，易于成形和機(jī)械加工。成型性能：（1）無(wú)定性材料，流動(dòng)性中等，比聚苯乙烯、AS 差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好，溢邊值為 毫米左右。（2）吸濕性強(qiáng)，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件須經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的預(yù)熱干燥。（3）成型時(shí)易取高料溫、高模溫，但料溫過(guò)高易分解（分解溫度為≥250℃） 。對(duì)于精度較高的塑件，模溫宜取 50℃～60℃，對(duì)光澤、耐熱塑件，模溫宜取60℃～80℃。注塑壓力高于聚苯乙烯。用柱塞式注射機(jī)成型時(shí)，料溫為180℃～230℃，注射壓力為 1000～1400kgfcm 3。用螺桿式注射機(jī)成型時(shí)，料溫為160℃～220℃，注射壓力為 700～1000 kgfcm 3。 塑件尺寸精度塑件的尺寸精度一般是根據(jù)使用要求確定的，但還必須充分考慮塑料的性能及成型工藝的特點(diǎn)。作為塑料瓶蓋，要求外表面光滑，既不會(huì)在使用過(guò)程中對(duì)人造成傷害，還要必須考慮其外形的美觀。因此該塑件取精度等級(jí)為 6 級(jí)。 模具材料的選擇塑料模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，組成一套模具的零件數(shù)目較多，而且由于各零件在工作中所處的地位、作用不同，對(duì)材料的性能要求也不同。總的說(shuō)來(lái)，用于制作塑料模具的材料，在質(zhì)量上首先要求具有一定的硬度和耐磨性，其次是有一定的強(qiáng)度和韌性，再次是易于加工。因此，應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)、性能要求和使用條件、模具的制造方法，合理地選用模具材料。根據(jù)文獻(xiàn)[6]中的 P546，模具中各個(gè)零件的材料選擇如下：（1）導(dǎo)向零件的材料選擇 包括導(dǎo)套和導(dǎo)柱，由于在開(kāi)、合模時(shí)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，成型過(guò)程中要承受一定的壓力，或偏載負(fù)荷，因此要求表面耐磨性好，心部具有一定的韌性，本設(shè)計(jì)中的導(dǎo)向零件選用 T8A，經(jīng)過(guò)滲碳淬火后表面硬度應(yīng)達(dá)到 5055HRC；（2）澆注系統(tǒng)零件的材料選擇 包括澆口套，拉料桿等，要求具有良好的耐磨表面、耐蝕性和熱硬性，本設(shè)計(jì)中的澆注系統(tǒng)零件選用 T8A，經(jīng)過(guò)滲碳淬火后表面硬度應(yīng)達(dá)到 5055HRC；（3）頂出機(jī)構(gòu)零件的材料選擇 包括推桿和復(fù)位桿，要求表面耐磨性好，并具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，本設(shè)計(jì)中推桿選用 45 鋼,淬火處理后表面硬度達(dá)到 4045HRC；復(fù)位桿選用 T8A，淬火處理后表面硬度達(dá)到 5055HRC；（4）模體零件的材料選擇 包括各種模板、推板、固定板、墊塊等，這些零件要求具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，在本設(shè)計(jì)中選用 45 鋼，經(jīng)淬火處理后表面硬度達(dá)到 4045HRC，可滿足上述要求；（5）定位零件的材料選擇 包括定位銷和螺釘，要求其具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，耐磨性好，考慮上述要求，定位銷選用 T8A，并表面淬火使硬度達(dá)到 5055HRC；螺釘選用 45 鋼。 脫模斜度脫模斜度主要是為了便于脫模。塑件沿脫模方向常用的斜度值對(duì)熱塑性塑件為176。～3176。，熱固性酚醛壓制件取 176。～1176。脫模斜度的大小與塑件的形狀，脫模方向的長(zhǎng)度，塑件表面質(zhì)量有密切關(guān)系。熱塑性塑料在脫模時(shí)有較大的彈性，即使是較小的脫模斜度，也可以順利脫模。但為了減小脫模阻力，一般在產(chǎn)品沒(méi)有特殊要求的條件下，選用盡可能大的脫模斜度。較深的孔，其兩端尺寸公差又較小時(shí)，可以用推板、推管等進(jìn)行強(qiáng)制脫模。但型芯的表面必須做成鏡面，而且要有不低于 52HRC 的硬度。塑料的性質(zhì)不同（指硬度、表面摩擦系數(shù)、彈性等） ，所必須的脫模斜度也不同，一般規(guī)律為：（1）硬質(zhì)塑料需比軟質(zhì)的脫模斜度大；（2）塑件的壁厚大時(shí)，成形收縮大，脫模斜度要大；（3）形狀復(fù)雜的部分要比形狀簡(jiǎn)單的部分有較大的脫模斜度；（4）型腔的深溝槽部分——如加強(qiáng)筋、突臍等，需要較大脫模斜度。一般選取 3176?！?176。由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮，會(huì)使塑件緊緊地包住模具型芯、型腔中突出的部分，為了使塑件易于從模具內(nèi)脫出，在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證塑件的內(nèi)外壁具有足夠的脫模斜度。由于目前還沒(méi)有比較精確的脫模斜度計(jì)算公式，在選擇脫模斜度時(shí)，主要還是參照經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù) ABS 材料的性質(zhì)在設(shè)計(jì)中選用 176。的拔模斜度。 型腔數(shù)目的確定型腔數(shù)越多時(shí)，精度也相對(duì)地降低。這不僅由于型腔加工精度的參差，也由于熔體在模具內(nèi)的流動(dòng)不勻所致。所以精密塑件盡量不用多腔模形式。按照 SJT 10628—95 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的 2 級(jí)超精密級(jí)塑件，宜一模一腔，當(dāng)尺寸數(shù)目少時(shí)可以一模二腔。4 級(jí)的精密級(jí)塑件，宜一模四腔以內(nèi)。從塑件尺寸精度考慮，由于該塑件精度等級(jí)為 6 級(jí)而且塑料瓶蓋結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，所以采用一模四腔。 注射機(jī)的選擇由于型腔數(shù)目與所使用的注射機(jī)的參數(shù)有關(guān)，而