【正文】 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(shí)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， 1987年突破 1000萬噸，1991年達(dá)約 1300萬噸， 1992年和 1993年因受日本經(jīng)濟(jì)下滑的影響，產(chǎn)量略有減少，分別降至 1258和 1225萬噸。從 1994年起產(chǎn)量再度增長， 1994年、 1995年和 1996年分別回升到 1300萬噸、 1400萬噸和 1470萬噸， 1997年的產(chǎn)量又比上年增長 ％，達(dá)到 1521萬噸，首次超過 1500萬噸。但這種增勢在 1998年受到遏制，產(chǎn)量大幅度減少。 1998年，日本塑料產(chǎn)量為 1390萬噸，比上年減少了 ％。 1999年和 2021年日本塑料產(chǎn)量分別回升到 1432萬噸和 1445萬噸，但仍遠(yuǎn)未恢復(fù)到 1997年的水平。 2021年和 2021年日本塑料產(chǎn)量再度下降至 1400萬噸以下的 1364萬噸和 1361萬噸。 2021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， 2021年達(dá) 1200萬噸，躋 身于世界 5大塑料生產(chǎn)國之列。韓國塑料原料產(chǎn)品中以聚乙烯居首， 2021年產(chǎn)量為 340萬噸 (低密度聚乙烯 160萬噸，高密度聚乙烯 180萬噸 )，聚丙烯以 238萬噸排在第 2位，其次分別是聚酯 161萬噸、氯乙烯 124萬噸、 ABS178。AS 樹脂 86萬噸、聚苯乙烯 77 萬噸。韓國國內(nèi)塑料消費(fèi)量 2021年420萬噸，只相當(dāng)于產(chǎn)量的 1/3略高。人均塑料消費(fèi)量 2021年為 106公斤，韓國塑料制品加工業(yè)的職工總數(shù) 2021年為 ，出貨金額為 85億美元，人均 276美元。 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(shí) 600萬噸、中國臺(tái)灣 598萬噸、加拿大 432萬噸和意大利 385萬噸 (均為 2021年產(chǎn)量 )。 我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 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(dú)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。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，許多科研機(jī)構(gòu)和大專院校也開展了模具技術(shù)的研究與開發(fā)。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(gè)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， 量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具，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(jì)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(gè)重要里程碑。實(shí)踐證明，模具 CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設(shè)計(jì)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(dòng)研磨拋光技術(shù)將在模具制造中獲得更為廣泛的應(yīng)用。 第二章 注塑件的設(shè)計(jì) 功能設(shè)計(jì) 功能設(shè)計(jì)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(dòng) ,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(shí)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(shí)要綜合各種因素 。此外 ,塑料都會(huì)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 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 21所示。 表 21 材料的特性 塑料名稱 PS PC PMMA 拉伸強(qiáng)度 /MPa 66~72 —— 彎曲強(qiáng)度 /MPa 110 95~113 —— 斷裂伸長 率 /% 2 80~100 —— 落球沖擊強(qiáng)度 J/m 16 422 —— 洛氏硬度（ M） 115 82 101 氧指數(shù)（ OI） 熱變形溫度 /℃ 85 134 100 維卡軟化點(diǎn) /℃ 105 153 120 馬丁耐熱溫度 /℃ —— 112 —— 體積電阻率 / 178。cm 10 ~10 179。10 10 ~10 吸水率 % 透光度 /% 88~92 93 93 霧度 % 3 折射率 價(jià)格（元 /噸） 1150~1230 33000~41000 19500~20700 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(diǎn)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(diǎn) 成 型 特 點(diǎn) 模具設(shè)計(jì) 注意事項(xiàng) 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(qiáng)度高，耐磨性好，質(zhì)脆，抗沖擊強(qiáng)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(shí)應(yīng)防止溢料，制品易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，易開裂 因流動(dòng)性好，適宜用點(diǎn)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(jī)玻璃（非結(jié)晶型） 透光率最好，質(zhì)輕堅(jiān)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(dòng)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(shí)速度不能太高 合理設(shè)計(jì)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 收縮率取℅ 〈 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)性耐寒性好，熔融溫度高，黏性大，成型前需干燥，易產(chǎn)生殘余盡可能使用直接澆口，減小流動(dòng)阻力，塑料要干燥，不〈 130℃脆化溫度為— 100℃ 在機(jī)械上做齒輪，凸輪，蝸輪，滑輪等，能好，抗沖擊，抗蠕變性能突出，但耐磨性差，不耐堿， 酮，酯 應(yīng)力，甚至裂紋，質(zhì)硬，易損模具，使用性能好 宜采用金屬嵌件，脫模斜度〉 2? 電機(jī)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(jià)格上是需要考慮的，我們主要要求是價(jià)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 ). PS為塑件材料是最初選定的 .因?yàn)槌速|(zhì)脆和抗拉強(qiáng)度不如其它兩種材料外，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) 圖 21 原始零件圖 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(huì)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(jià)廉物美的產(chǎn)品 。另一方面 ,模具設(shè)計(jì)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(diǎn) ,為模具設(shè)計(jì)和制造提供依據(jù) . 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 ,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(shí)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 ,夾心等質(zhì)量上的缺陷 .以下是 PS的壁厚推薦值 : 最小壁厚 mm 小型件壁厚 中型件壁厚 mm 大型件壁厚 ~ 脫模斜度 由于塑件成型時(shí)冷卻過程中產(chǎn)生收縮 ,使其緊箍 在凸?；蛐托旧?,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) ,外表面都應(yīng)具有合理的斜度 .以下是 PS的脫模斜度推薦值 : 制件外表面 35′~176。 制件內(nèi)表面 30′~1176。 塑件內(nèi)表面在造型時(shí)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。 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(shí)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(shí)會(huì)發(fā)生破裂。圓角不僅有利于物料充模，同時(shí)也有利于融料在模具型腔內(nèi)的流動(dòng)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(qiáng)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 ~13 13~19 ＞ 19 圓角半徑 /mm ~ ~ ~ 3~ 塑件上其它的特征還有如孔等，各個(gè)特征都有其設(shè)計(jì)原則和特殊功能，因?yàn)樵撍芗]有涉及，所以就不一一介紹 塑件工藝性分析 、制件技術(shù)要求和生產(chǎn)要求 該塑件為蓋狀，可用于防塵。根據(jù)要求，采用小批量生產(chǎn)，采用注塑成型。 根據(jù)要求，材料采用 PS（聚苯乙烯）塑料， PS質(zhì)硬而脆，制品易帶靜電，表面易吸塵埃。收縮率為 5‰ ；溢邊值為 物理性能 電絕緣性尤其高頻絕緣性優(yōu)良 ,無色透明 ,透光率僅次于有機(jī)玻璃 .著色性 ,耐水性 ,化學(xué)穩(wěn)定性良好 ,強(qiáng)度 一般 .但質(zhì)脆 ,易產(chǎn)生應(yīng)力脆裂 .不耐苯 \汽油等溶劑 ,適合制作絕緣透明件 .裝飾件以及化學(xué)儀器等零件 成型性能 ① 無定形料 ,吸濕小 ,不須充分干燥 ,不易分解 .但熱膨脹系數(shù)大 ,易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力 ,流動(dòng)性能好 .可采用螺桿或柱塞式注射機(jī)成型 . ② 宜用高料溫 ,高模溫 ,低注射壓力延長注射時(shí)間有利于降低內(nèi)應(yīng)力 ,防止縮孔變形 ③ 可用各種形式澆口 ,澆口與塑件圓弧連接 ,以免去處澆口時(shí)損壞塑件 ,脫模斜度大 ,頂出均勻 ,塑件壁厚均勻 ,最好不帶鑲件 ,有鑲件要預(yù)熱 . 塑件尺寸精度分析 查表（ 3— 9） ［ 1］ 80+， 100+， 均為 SJ5級精度， 80+ SJ4級精度 87177。 ， 16177。 ， 33177。 ， 15177。 均為 SJ6級精度，屬 “ 低精度尺寸 ” 精度等級均不高。 其余的尺寸無特殊要求，其尺寸公差均按 SJ6級精度查取 則有： ， ， ， 200+， 1150+， 380+， 140+ ① 必須避免在塑件的分型面處出現(xiàn)毛邊； ② 注意通孔處不出現(xiàn)銳邊； ① 根據(jù)塑件的尺寸要求，塑件有較好成型性能； ② 塑件本身有一定斜度，利于脫模； ③ 從塑件結(jié)構(gòu)看，設(shè)置一個(gè)分型面。 第三章 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(jī)的料斗送入高溫的機(jī)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(dòng)下，以很大的流速通過機(jī)筒前端的噴嘴注射