【正文】 法國，瑞士等國家。中國模具出口數(shù)量極少，但中國模具鉗工技術(shù)水平高，勞動成本低，只要配備一些先進(jìn)的數(shù)控制模設(shè)備，提高模具加工質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，溝通外貿(mào)渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術(shù)，提高模具技術(shù)水平，對于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著特別重要的意義[1]。模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因為他們一般都是依靠三維的模具形腔是材料成型。自20世紀(jì)80年代以來，我國的經(jīng)濟(jì)逐漸起飛，也為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了巨大的動力。20世紀(jì)90年代以后，大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)的總產(chǎn)值在1990年僅60億元人民幣，1994年增長到130億元人民幣，1999年已達(dá)到245億元人民幣，2000年增至260～270億元人民幣。今后預(yù)計每年仍會以10%～15%的速度快速增長。中國臺灣模具產(chǎn)業(yè)的成長，分為萌芽期（1961——1981），成長期（1981——1991），成熟期（1991——2001）三個階段。萌芽期，工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù)的不斷改進(jìn)。由于紡織，電子，電氣，電機(jī)和機(jī)械業(yè)等產(chǎn)品外銷表現(xiàn)暢旺，連帶使得模具制造，維修業(yè)者和周邊廠商（如熱處理產(chǎn)業(yè)等）逐年增加。在此階段的模具包括：一般民生用品模具，鑄造用模具，鍛造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡膠模具等[2]。1981年——1991年是臺灣模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長的時期。有鑒于模具產(chǎn)業(yè)對工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯，自1982年起，臺灣地區(qū)就將模具產(chǎn)業(yè)納入“策略性工業(yè)適用范圍”，大力推動模具工業(yè)的發(fā)展，以配合相關(guān)工業(yè)產(chǎn)品的外銷策略，全力發(fā)展整體經(jīng)濟(jì)。隨著民生工業(yè)，機(jī)械五金業(yè)，汽機(jī)車及家電業(yè)發(fā)展，沖壓模具與塑料模具，逐漸形成臺灣模具工業(yè)兩大主流。從1985年起，模具產(chǎn)業(yè)已在推行計算機(jī)輔助模具設(shè)計和制造等CAD/CAM技術(shù)，所以臺灣模具業(yè)接觸CAD/CAM/CAE/CAT技術(shù)的時間相當(dāng)早。成熟期，在國際化，自由化和國際分工的潮流下，1994年，1998年，由臺灣地區(qū)政府委托金屬中心執(zhí)行“工業(yè)用模具技術(shù)研究與發(fā)展五年計劃”與“工業(yè)用模具技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展計劃”，以協(xié)助業(yè)界突破發(fā)展瓶頸，并支持產(chǎn)業(yè)升級，朝向開發(fā)高附加值與進(jìn)口依賴高的模具。1997年11月間臺灣憑借模具產(chǎn)業(yè)的實力，獲得世界模具協(xié)會（ISTMA）認(rèn)同獲準(zhǔn)入會，正式成為世界模具協(xié)會會員。整體而言，臺灣模具產(chǎn)業(yè)在這一階段的發(fā)展，隨著機(jī)械性能，加工技術(shù)，檢測能力的提升，以及計算機(jī)輔助設(shè)計，臺灣模具廠商供應(yīng)對象已由傳統(tǒng)的民用家電，五金業(yè)和汽機(jī)車運輸工具業(yè)，提升到計算機(jī)與電子，通信與光電等精密模具，并發(fā)展出汽機(jī)車用大型鈑金沖壓，大型塑料射出及精密鍛造等模具。美國塑料(原料)的產(chǎn)量多年來一直雄居各國之首。國內(nèi)塑料消費量(產(chǎn)量+進(jìn)口量一出口量)，美國也是全球最多的。美國的全部塑料消費量2001年為4280萬噸。美國人均塑料消費量也是很高的，2000年為159公斤，2001年略減為155公斤 ，居全球第3位。美國現(xiàn)有各種大小塑料企事業(yè)單位1萬多家，其中職工人數(shù)少于50人的占總數(shù)的53％，50～l00人的占21％，100～500人的占23％，超過500人的占近4％，職工總數(shù)近90萬人。德國是世界最大的塑料(原料)生產(chǎn)國之一，上世紀(jì)90年代初的1991年、1992年和1993年，德國塑料產(chǎn)量都為990多萬噸，1994年增達(dá)超過1000萬噸的1110萬噸．1998年達(dá)近1300萬噸，1999年為近1400萬噸，2000年增至1550萬噸，超過日本為世界第2大塑料生產(chǎn)國，2001年上升為1580萬噸，2002年已過1600萬噸。德國塑料制品加工業(yè)的職工總計有近30萬人，2001年的出貨金額為360億美元，人均126美元。中國塑料工業(yè)多年持續(xù)高速增長，1991年產(chǎn)量僅為250萬噸，1995年增為350萬噸，1998年超過700萬噸，到2002年已增達(dá)約1400萬噸，超過日本而成為世界第3大塑料原料生產(chǎn)國。中國今年塑料制品市場將持續(xù)走強(qiáng)，在包裝、工程、建材、農(nóng)用和日用塑料制品等各個領(lǐng)域都將有較大幅度的增長，需求量將超過2500萬噸。其中包裝塑料制品今年需求量將超過850萬噸，工程塑料制品需求量將達(dá)400萬噸左右，建材塑料制品需求量將達(dá)300萬噸以上，農(nóng)用塑料制品需求量將在500萬噸左右，日用塑料制品需求量約為80萬噸左右。日本在很長的時期內(nèi)都是僅次于美國的世界第2大塑料生產(chǎn)國。一直到1997年，日本塑料產(chǎn)量曾經(jīng)連續(xù)多年增長，年產(chǎn)量在70年代中期就已達(dá)500多萬噸，1994年、1995年和1996年分別回升到1300萬噸、1400萬噸和1470萬噸，％，達(dá)到1521萬噸，首次超過1500萬噸。2002年日本塑料(原料)產(chǎn)量減為1361萬噸。而中國則增為1366萬噸，日本又退居第4位。韓國塑料產(chǎn)量增長十分迅速，1986年超過200萬噸，1990年增達(dá)300萬噸，1992年突破500萬噸，1994年、1996年和1997年分別上升到600多萬噸、700多萬噸和800多萬噸，1998年產(chǎn)量增至850萬噸，1999年突破900萬噸，2001年達(dá)1200萬噸，躋身于世界5大塑料生產(chǎn)國之列。塑料產(chǎn)量位居世界前10名的國家和地區(qū)還有法國660萬噸、比利時600萬噸、中國臺灣598萬噸、加拿大432萬噸和意大利385萬噸(均為2001年產(chǎn)量)。20世紀(jì)80年代開始，發(fā)達(dá)工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以15％的增長速度快速發(fā)展。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國成為世界超級制造大國的重要原因。今后，我國要發(fā)展成為世界制造強(qiáng)國，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強(qiáng)國。中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48（約122CM）大屏幕彩電塑殼注射模具，精密塑料模方面，以能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)，模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)，快速成型與快速制模技術(shù)，新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面作出了貢獻(xiàn)。盡管我國模具工業(yè)有了長足的進(jìn)步，部分模具已達(dá)到國際先進(jìn)水平，但無論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，每年仍需進(jìn)口10多億美元的各類大型，精密，復(fù)雜模具。與發(fā)達(dá)國家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。今后，我國模具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國際先進(jìn)水平的距離。1）注重開發(fā)大型，精密，復(fù)雜模具；隨著我國轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密化。2）加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用；使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。3）推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)；模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設(shè)計制造水平。4）重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期；隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術(shù)，高速銑削加工技術(shù)，以及自動研磨拋光技術(shù)將在模具制造中獲得更為廣泛的應(yīng)用。1 注塑件的設(shè)計 功能設(shè)計功能設(shè)計是要求塑件應(yīng)具有滿足使用目的功能，并達(dá)到一定的技術(shù)指標(biāo)。該塑件是日用品，承受外力的幾率不大，如沖擊載荷，振動，摩擦等情況比較少；塑件的工作溫度是室溫，這使得在材料選擇時對熱變形溫度，脆化溫度，分解溫度的要求降低；必須考慮生產(chǎn)成本和模具壽命，在材料的選擇時要綜合各種因素；此外，塑料都會老化，作為一種光學(xué)用品，還要考慮到材料的光氧化等問題[3]。 材料選擇通常，選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求，以及原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù)。對于常溫工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)件來說，要考慮的主要是材料的力學(xué)性能，如屈服應(yīng)力，彈性模量，彎曲強(qiáng)度，表面硬度等。該塑件對材料的要求首先必須是透光性好，其次才是成型難易和經(jīng)濟(jì)性問題，以下是對幾種透光性能較好材料的性能對比，如表11所示。表11材料的特性： 塑料名稱PSPMMAABS拉伸強(qiáng)度/MPa50～6050～7721～63彎曲強(qiáng)度/MPa60～90——62～97斷裂伸長率/%～2～723～60沖擊韌度懸臂梁缺口沖擊力J/m10～80123～454洛氏硬度（M）115M101M62～121HRR氧指數(shù)（OI）18熱變形溫度/℃85100105維卡軟化點/℃105120——馬丁耐熱溫度/℃——6874～85吸水率%～～ 24h透光度/%88～9290～92——和機(jī)械加工一樣要考慮到加工工藝問題，模具成型也要考慮到材料的注塑特性，在各特點都相差無幾的情況下，好的成型特性是選擇材料的主要標(biāo)準(zhǔn)，以下是三種材料的性能和成型特性比較，如表12所示。以上的性能分析對比中看出在透光度方面三種材料相差不大，成型特性上以ABS為好，由于是一般性民用品，所以價格上是需要考慮的，我們主要要求是價格和透光度，其它如拉伸強(qiáng)度，斷裂伸長率等則是次要考慮的指標(biāo)(這由塑件的工作環(huán)境決定)。最終選定ABS為塑件材料，因為它所擁有的特性符合我們的塑件要求[4]。表12材料的性能和成型特性比較：塑料品種性 能 特 點成 型 特 點模具設(shè)計注意事項使用溫度主要用途PS塑料，聚苯乙烯（非結(jié)晶型），英文名稱：Polystyrene透明性好，電性能好，抗拉強(qiáng)度高，耐磨性好，質(zhì)脆，抗沖擊強(qiáng)度差，化學(xué)穩(wěn)定性較好。成型性能好，成型前可不干燥，但注射時應(yīng)防止溢料，制品易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，易開裂因流動性好，適宜用點澆口，但因熱膨脹大，塑件中 不宜有嵌件—30℃～80℃裝飾制品，儀表殼，絕緣零件，容器，泡沫塑料，日用品等。PMMA，聚甲基丙烯酸甲酯，有機(jī)玻璃（非結(jié)晶型），英文名：acrylic；透光率最好，質(zhì)輕堅韌，電氣絕緣性好/但表面硬度不高，質(zhì)脆易開裂，化學(xué)穩(wěn)定性較好，但不耐無機(jī)酸，易溶于有機(jī)溶劑流動性差，易產(chǎn)生流痕，縮孔，易分解，透明性好，成型前要干燥，注射時速度不能太高合理設(shè)計澆注系統(tǒng)，便于充型，脫模斜度盡可能大，嚴(yán)格控制料溫與模溫，℅。〈80℃透明制品，如窗玻璃，光學(xué)鏡片，燈罩等ABS，丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物；英文名：Acrylonitrile Butadiene Styrene；ABS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，吸水率低。工作壓力高，抗沖擊性好，化學(xué)性能穩(wěn)定，有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強(qiáng)、透明等級別。有很好的成型性，加工出的產(chǎn)品表面光潔，易于染色和電鍍。有優(yōu)良的力學(xué)性能，其沖擊強(qiáng)度極好，可以在極低的溫度下使用；ABS的耐蠕變性比PSF及PC大，但比PA及POM小。宜取高料溫，高模溫，但料溫過高易分解。在25℃～60℃的環(huán)境下表現(xiàn)正常。家電外殼、玩具等日常用品。常見的樂高積木就是ABS制品。 結(jié)構(gòu)設(shè)計塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性是指塑件結(jié)構(gòu)對成型工藝方法的適應(yīng)性。在塑料生產(chǎn)過程中，一方面成型會對塑件的結(jié)構(gòu)，形狀，尺寸精度等諸方面提出要求，以便降低模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和制造難度，保證生產(chǎn)出價廉物美的產(chǎn)品；另一方面，模具設(shè)計者通過對給定塑件的結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行分析，弄清塑件生產(chǎn)的難點，為模具設(shè)計和制造提供依據(jù)。燈罩形狀及尺寸如圖所示，材料為丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）。ABS具有較高的力學(xué)性能，流動性好，易于成型；成型收縮率小，%；；比熱容較低，在模具中凝固較快，模塑周期短；塑件尺寸穩(wěn)定[5]。該塑件的突出特點是塑件傾斜凸起上有φ12mm斜通孔，內(nèi)壁一側(cè)上有內(nèi)凹。若按常規(guī)設(shè)計，對φ12mm斜通孔的抽芯，需采用二級傳動斜抽芯機(jī)構(gòu)；對內(nèi)壁上的凹槽，一般采用內(nèi)縮式斜滑塊實現(xiàn)成型和抽芯，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大。為此，本文設(shè)計了對接型銷雙向斜抽芯注塑模，既滿足了制品的成型和抽芯要求，又省去了斜抽芯和水平抽芯機(jī)構(gòu)，大大簡化了模具結(jié)構(gòu)，脫型可靠，成型塑件質(zhì)量好。圖131 燈罩零件圖 圖131 塑料燈罩三維圖 壁厚各種塑件，不論是結(jié)構(gòu)件還是板壁，根據(jù)使用要求具有一定的厚度，以保證其力學(xué)強(qiáng)度。一般地說，在滿足力學(xué)性能的前提下厚度不宜過厚，減小壁厚不僅可以節(jié)約材料，節(jié)約能源，也可以縮短成形周期，因為塑料是熱傳導(dǎo)率很小的材料，壁厚的少量增加，會使塑料件在模腔內(nèi)冷卻凝固時間明顯增長。塑料件壁厚減小，也有利于獲得質(zhì)量較優(yōu)的塑料件，因為厚壁塑料件容易產(chǎn)生表面凹陷和內(nèi)部縮孔。以下是ABS大型件的壁厚推薦值：～3MM。該塑件從圖上看，塑件邊緣的壁很厚，達(dá)到4MM，殼體取壁厚3MM，這樣使得整個塑件的壁厚是不均勻的，但若減小邊緣壁厚，則對塑件的推出不利。邊緣壁厚可用來放置推桿或推板[6]。 脫模斜度塑料在模塑成形過程中，從熔融態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)時，將會產(chǎn)生一定的收縮，從而使塑料件緊抱在模具型芯或模具型腔中有突起的部位，為此，塑料件沿脫模方向的內(nèi)、外表面一般情況下都應(yīng)帶有一定斜度，以減少脫模時的阻力。脫模斜度指平行于模具開模方向，塑料件壁面所應(yīng)有的傾斜度。只有當(dāng)塑料件高度很小(5mm)并采用收縮率較小的塑料成形時，才可以不考慮脫模斜度。以下是ABS的脫模斜度推薦值：40′～1176。30′塑件內(nèi)表面在造型時就有弧度，如果要有脫模斜度就是在凹槽和鎖位處，這不僅對脫模有好處，而且可以更好的鎖緊[7]。 圓角塑件上各處的輪廓過度和壁厚連接處，一般采用圓角連接，改善塑料熔體的流動性，便于充滿與脫模，便于模具的機(jī)械加工和熱處理，從而提高模具的使用壽命，有特殊要求時才采用尖角結(jié)構(gòu)。尖角塑件也不規(guī)容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在受力或受沖擊載荷時會發(fā)生破裂。圓角的取值與應(yīng)力集中的關(guān)系遵循R/T函數(shù)關(guān)系，當(dāng)R/T=，該塑件大部分的圓角取R5，較大值取到R8。塑件上其它的特征還有如孔，螺紋，嵌件，鉸鏈，文字和花紋等，各個特征都