【正文】 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。2 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,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。作為一種日用品,生產(chǎn)批量應(yīng)該是大批大量生產(chǎn),這樣,就必須考慮生產(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. 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,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,彎曲強度,其次才是成型難易和經(jīng)濟性問題,以下是對幾種透光性能較好材料的性能對比，如表21所示。+表21 材料的特性PS PC PMMA拉伸強度/MPa 66~72——彎曲強度/MPa11095~113——斷裂伸長率/%280~100——落球沖擊強度J/m16422——洛氏硬度（M）11582101氧指數(shù)（OI）熱變形溫度/℃ 85134100維卡軟化點/℃105153120馬丁耐熱溫度/℃——112——體積電阻率/cm10~101010~10吸水率% 透光度/%88~929393霧度% 3折射率 價格（元/噸）1150~123033000~4100019500~20700 和機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22所示。表22 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聚苯乙烯（非結(jié)晶型）透明性好，電性能好，抗拉強度高，耐磨性好，質(zhì)脆，抗沖擊強度差，化學(xué)穩(wěn)定性教好 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，日用品等有機玻璃（非結(jié)晶型）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，但不耐無機酸，易溶于有機溶劑流動性差，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，以防分解℅〈80℃透明制品，如窗玻璃，光學(xué)鏡片，燈罩等聚碳酸酯（非結(jié)晶型）透光率較高，介電性能好，吸水性小，力學(xué)性能好，抗沖擊，抗蠕變性能突出，但耐磨性差，不耐堿，酮，酯耐寒性好，熔融溫度高，黏性大，成型前需干燥，易產(chǎn)生殘余應(yīng)力，甚至裂紋，質(zhì)硬，易損模具，使用性能好盡可能使用直接澆口，減小流動阻力，塑料要干燥，不宜采用金屬嵌件，脫模斜度〉2176。 〈130℃脆化溫度為—100℃在機械上做齒輪，凸輪，蝸輪，滑輪等，電機電子產(chǎn)品零件，光學(xué)零件等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，成型特性上以聚碳酸酯為好，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),，它所擁有的特性符合我們的塑件要求，但這些不是我們主要考慮的。 結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖21 原始零件圖,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). 對塑件的修改說明 塑件要求能夠放置一對7電池，安放小燈泡，外接系帶，所以要考慮到電池和燈泡的固定，開關(guān)的安放問題，關(guān)于零件的造型圖如圖23所示，詳細(xì)結(jié)構(gòu)可參考零件圖紙。 （1）外型輪廓；原零件2D圖的心型曲線不規(guī)則,如圖21和22所示。在用PRO/E造型時總會造成曲面不能加厚的問題,用修剪曲面的辦法雖然能解決加厚問題,但整個塑件也不規(guī)則,目的是為了造型。（2）結(jié)構(gòu)；原圖形有兩個小而薄的吊耳,且置于塑件外端,考慮到所有PS料硬而脆,這會使得兩個吊耳極易損壞,所以,改兩個吊耳為一個,設(shè)計吊耳,開關(guān),燈泡在塑件中心位置, 圖22 原始零件圖示,設(shè)置了三個鎖位加強. 。 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,在滿足力學(xué)性能的前提下厚度不宜過厚,不僅可以節(jié)約原材料,降低生產(chǎn)成本,而且使塑件在模具內(nèi)冷卻或固化時間縮短,提高生產(chǎn)率。其次可避免因過厚產(chǎn)生的凹陷,縮孔,:最小壁厚mm 小型件壁厚mm 中型件壁厚mm 大型件壁厚mm ~該塑件屬于中小型件,從圖上看,塑件邊緣的壁很厚,達(dá)到5MM,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,而且有可能使電池不能安裝. 邊緣壁厚可用來放置推桿或推板。 脫模斜度 由于塑件成型時冷卻過程中產(chǎn)生收縮,使其緊箍在凸模或型芯上,為了便于脫模,防止因脫模力過大而拉壞塑件或使其表面受損,與脫模方向平行的塑件內(nèi),度推薦值: 制件外表面 制件內(nèi)表面 35′~176。 30′~1176。 圖23 修改后的產(chǎn)品零件圖塑件內(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。 加強肋 塑件上適當(dāng)設(shè)置的加強肋可以防止塑件的翹曲變形；沿著物料流動方向的加強肋還能降低充模阻力，提高融體流動性，避免氣泡，縮孔和凹陷等現(xiàn)象的產(chǎn)生。在該塑件中的加強肋起到引導(dǎo)物料流動的作用同時又對電池進(jìn)行定位，高度比分型面低1MM，脫模斜度取2度，頂部倒圓角，低部倒角R。通常加強肋的設(shè)計原則為高度低（過高時容易在彎曲和沖擊負(fù)荷作用下受損），寬度小，而數(shù)量多為好（塑件形狀所允許的情況下）。 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，有特殊要求時才采用尖角結(jié)構(gòu)。尖角容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在受力或受沖擊載荷時會發(fā)生破裂。圓角不僅有利于物料充模，同時也有利于融料在模具型腔內(nèi)的流動和塑件的脫模。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R1，較大值取到R3。加強肋的圓角半徑值關(guān)系如表23所示。表23 肋的圓角半徑值關(guān)系表肋的高度/mm~1313~19＞19圓角半徑 /mm~~~3~ 塑件上其它的特征還有如孔，螺紋，嵌件，鉸鏈，文字和花紋等，各個特征都有其設(shè)計原則和特殊功能，因為該塑件沒有涉及，所以就不一一介紹 塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量 （1）尺寸精度的選擇；塑件的尺寸精度是決定塑件制造質(zhì)量的首要標(biāo)準(zhǔn)，然而，在滿足塑件使用要求的前提下，設(shè)計時總是盡量將其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工難度和制造成本。對塑件的精度要求，要具體分析，根據(jù)裝配情況來確定尺寸公差，該塑件是一般民用品，所以精度要求為一般精度即可，但是由于要保證兩半殼體的閉合，所以在凹槽和鎖位處應(yīng)該對精度要求高些，對其要有公差配合要求，應(yīng)選擇高精度。根據(jù)精度等級選用表，PS的高精度為2級，一般精度為3級。根據(jù)塑件尺寸公差表，在公稱尺寸在100~120范圍內(nèi)， mm， mm。（2）尺寸精度的組成及影響因素；制品尺寸誤差構(gòu)成為： =+++ （2—1）式中 ——制件總的成型誤差； ——塑料收縮率波動所引起的誤差；——模具成型零件制造精度所引起的誤差； ——模具磨損后所引起的誤差；——模具安裝，配合間隙引起的誤差；影響塑料制品尺寸精度的因素比較復(fù)雜，歸納有以下三個方面。（1）模具—— 模具各部分的制造精度是影響制件尺寸精度重要的因素。（2）塑料材料—— 主要是收縮率的影響，收縮率大的尺寸精度誤差就大。（3）成型工藝—— 成型工藝條件的變化直接造成材料的收縮，從而影響尺寸精度。表面質(zhì)量是一個相當(dāng)大的概念，包括微觀的幾何形狀和表面層的物理力學(xué)性質(zhì)兩方面技術(shù)指標(biāo)，而不是單純的表面粗糙度問題。塑件的表觀缺陷是其特有的質(zhì)量指標(biāo)，包括缺料，溢料與飛邊，凹陷與縮癟，氣孔，翹曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素，通常要比塑件高出一個等級。該塑件要求對型腔拋光，所以對粗糙度的要求比較高。3 注塑成型的準(zhǔn)備 注塑成型工藝簡介注塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注塑機的料斗送入高溫的機筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流狀態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過機筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段時間的保壓冷卻以后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。一般分為三個階段的工作。 圖31 注塑成型壓力—時間曲線（1）物料準(zhǔn)備；成型前應(yīng)對物料的外觀色澤、顆粒情況，有無雜質(zhì)等進(jìn)行檢驗，并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標(biāo)。對于吸濕性強的塑料，應(yīng)根據(jù)注射成型工藝允許的含水量進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥，若有嵌件，還要知道嵌件的熱膨脹系數(shù)，對模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，以避免收縮應(yīng)力和裂紋，有的塑料制品還需要選用脫模劑，以利于脫模。（2）注塑過程；塑料在料筒內(nèi)經(jīng)過加熱達(dá)到流動狀態(tài)后，進(jìn)入模腔內(nèi)的流動可分為注射，保壓，倒流和冷卻四個階段。圖中T0代表螺桿或柱塞開始注射熔體的時刻；當(dāng)模腔充滿熔體（T=T1）時，熔體壓力迅速上升，達(dá)到最大值P0。從時間T1到T2，塑料仍處于螺桿（或柱塞）的壓力下，熔體會繼續(xù)流入模腔內(nèi)以彌補因冷卻收縮而產(chǎn)生的空隙。由于塑料仍在流動，而溫度又在不斷下降，定向分子（分子鏈的一端在模腔壁固化，另一端沿流動方向排列）容易被凝結(jié)，所以這一階段是大分子定向形成的主要階段。這一階段的時間越長，分子定向的程度越高。從螺桿開始后退到結(jié)束（時間從T2到T3），由于模腔內(nèi)的壓力比流道內(nèi)高，會發(fā)生熔體倒流，從而使模腔內(nèi)的壓力迅速下降。倒流一直進(jìn)行到澆口處熔體凝結(jié)時為止。其中，塑料凝結(jié)時的壓力和溫度是決定塑料制件平均收縮率的重要因素。（3）制件后處理；由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力下的變形流動非常復(fù)雜，再加上流動前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同，制件內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的結(jié)晶、取向和收縮，導(dǎo)致制件內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)晶、取向和收縮應(yīng)力，脫模后除引起時效變形外，還會使制件的力學(xué)性能，光學(xué)性能及表觀質(zhì)量變壞，嚴(yán)重時會開裂。故有的塑件需要進(jìn)行后處理，常用的后處理方法有退火和調(diào)濕兩種。退火是為了消除或降低制件成型后的殘余應(yīng)力，此外，退火還可以對制件進(jìn)行解除取向，并降低制件硬度和提高韌性，溫度一般在塑件使用溫度以上的10~20度至熱變形溫度以下10~20度之間；調(diào)濕處理是一種調(diào)整制件含水量的后處理工序，主要用于吸濕性很強、（沸點為121℃，加熱溫度為100～121℃，保溫時間與制件厚度有關(guān)，通常取2～9小時。 注塑成型工藝條件1）溫度；注塑成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口發(fā)生“流涎現(xiàn)象”；模具溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應(yīng)避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。PS料與溫度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)如表31所示。表31 溫度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)料筒溫度 /℃噴嘴溫度/℃模具溫度/℃熱變形溫度 /℃后段中段前段150~210170~230190~250240~2505~7565~96——2）壓力；注射成型過程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。注射壓力用以克服熔體從料筒向型腔流動的阻力，提供充模速度及對熔料進(jìn)行壓實等。保壓力的大小取決于模具對熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關(guān)。對于像PS流動性好的料，保壓力應(yīng)該小些，以避免產(chǎn)生飛邊，保壓力可取略低于注射壓力。背壓力是指注塑機螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動后退時所受到的壓力，背壓力除了可驅(qū)除物料中的空氣，提高熔體密實程度之外，還可以使熔體內(nèi)壓力增大，螺桿后退速度減小，塑化時的剪切作用增強，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，~。3）時間；完成一次注塑成型過程所需要的時間稱為成型周期。包括注射時間，保壓時間，冷卻時間，其他時間（開模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等），在保證塑件質(zhì)量的前提下盡量減小成型周期的各段時間，以提高生產(chǎn)率，其中，最重要的是注射時間和冷卻時間，在實際生產(chǎn)中注射時間一般