【正文】 傳統(tǒng)的模具制造技術(shù)，主要是根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，用仿形加工，成行磨削以及電火花加工方法來制造模具。而現(xiàn)代模具不同，它不僅形狀與結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，而且技術(shù)要求更高，用傳統(tǒng)的模具制造方法顯然難于制造，必須借助于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，采 用先進(jìn)制造技術(shù)，才能達(dá)到它的技術(shù)要求。當(dāng)前，整個工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展特點(diǎn)是產(chǎn)品品種多、更新快、市場競爭劇烈。為了適用市場對模具制造的短交貨期，高精度，低成本的迫切要求，模具將有如下發(fā)展趨勢： 模具的精度將越來越高。 10 年前，精密模具的 制造 精度一般為 5181。m，現(xiàn)在已達(dá)2181。m－ 3181。m，不久 1181。m 精度的模具即將上市。隨著零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度要求在 1181。m 以內(nèi)，這就要求發(fā)展超精加工工藝。 不斷提高模具的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)，使模具能更精確、簡易、省料地加工出形狀復(fù)雜的零件，并提高模具使用的穩(wěn)定性和壽命。 模 具日趨大型化。這一方面是由于 運(yùn) 用模具制造的零件日漸大型化，另一方面也是由于高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔（現(xiàn)在有的已達(dá)到一個模幾百腔）所致。 多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展。新型多功能復(fù)合模具是在多工位級進(jìn)?；A(chǔ)上開發(fā)出來的，一副多功能模具除了沖壓成 型 零件外，還擔(dān)負(fù)著疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)，這種多功能模具生產(chǎn)出來的不再是單個零件，而是成批的組件，如觸頭與支座的組件、各種微小電機(jī)、電器及儀表的鐵芯組件等 ，可大大產(chǎn)品的生產(chǎn)和裝配周期。 隨著熱流道技術(shù)的日漸推廣應(yīng)用，熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高。由 于采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)約制件的原材料，因此，熱流道技術(shù)的應(yīng)用在國外發(fā)展很快，已十分普遍。許多塑料模具廠所生產(chǎn)的塑料模具已有一半以上采用了熱流道技術(shù)，有的廠使用率甚至已達(dá) 80%以上，效果十分明顯。 隨著塑料成形工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展，氣 體 輔 助注塑成型 模具及適應(yīng)高壓注射 2 成型等工藝的模具將隨之發(fā)展。塑料件的精度分為尺寸精度、幾何形狀精度和外觀精度（即光譯、色調(diào)等）。為了確保精度要求，模具生產(chǎn)企業(yè)將繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝，以及注射壓縮成型工藝。在注射成型中，影響成型件精度的 最大因素是成型收縮，高壓注射成型可減小樹脂收縮率，增加塑件尺寸的穩(wěn)定性。氣體輔助注射成型技術(shù)已比較成熟，它能改善塑件的內(nèi)在和外觀質(zhì)量，具有注射壓力低、制品變形小、易于成型壁厚差異較大的制品等優(yōu)點(diǎn)，而且可以節(jié)約原料及提高制件生產(chǎn)率，從而大幅度降低成本。 模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將 更加 廣泛。模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用能極大地影響模具制造周期。使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，因此模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。 努力實(shí)現(xiàn)模具行業(yè)的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，使模具行業(yè)在更大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源的 整合，提高模具業(yè)發(fā)展的速度和后勁。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)應(yīng)用在“十五”期間必得到較大發(fā)展。 快速經(jīng)濟(jì)模具的 發(fā)展 前景十分廣闊。 目前 是多品種小批量生產(chǎn)的時代， 在 21世紀(jì)，這種生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例將達(dá) 75%以上。 因此， 一方面 使 制品 生產(chǎn) 周期 縮 短，另一方面花樣變化頻繁，要求模具的生產(chǎn)周期愈短愈好，開發(fā)快速經(jīng)濟(jì)模具越來越引起人們的重視。 充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，開發(fā)一體化程度更高、信息交換性更好的 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)，以不斷縮短模具開發(fā)周期，降低開發(fā)制造成本。同時 研制各種超塑性材料來制作模具，用環(huán)氧（ EP）、聚酯（ P）或其中填充金屬（ M）、玻璃（ G）等增強(qiáng) 性原料 制作簡易模具，這些模具的主要特點(diǎn)是制造工藝簡單，精度易控制，收縮率較小，價格便宜，壽命較高。 隨著車輛和電機(jī)等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高，同時對壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度將提出越來越高的要求。 隨著 塑料原材料的性能不斷提高，各行業(yè)的零件 以塑代鋼、以塑代木 技術(shù) 的進(jìn)一步發(fā)展，塑料模 具 的比例不斷提高，同時，由于機(jī)械零件的復(fù)雜程度和精度的 逐步 提高，對塑料模的要求也將越來越高。 模具技術(shù)含量將不斷提高，中、高檔模具比例將不斷增大，這也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整所帶來的市場 走勢。 發(fā)展性能更優(yōu)良的模具用材料，從根本上提高模具性能，減少模具材料的消耗，減輕模具重量，并能使模具的生產(chǎn)制造更容易。 國內(nèi)塑性成型技術(shù)與國外相比還有一定的差距，加入 WTO 后，為了塑性成型技術(shù)逐步提高達(dá)到國際水平，尚需在如下六方面努力： 3 有限元分析金屬流動；數(shù)值仿真金屬流動；成型工藝過程模擬；納米材料成型；快速原形成型。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；反（逆）向工程；并行工程；快速設(shè)計(jì)；協(xié)同設(shè)計(jì)；人工智能；基于知識的工程；基于事例的推理；集成化設(shè)計(jì)；網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)；特征化技術(shù)。 標(biāo) 準(zhǔn)化模具；模塊單元組合模具；基于 Web 的 CAPP 體系結(jié)構(gòu)；納米模具。 新型模具材料（冷作，熱作）；剛結(jié)合金。 數(shù)控；電火花；線切割；超精密加工；高速銑削；計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)；快速模具制造；柔性制造系統(tǒng)；敏捷制造系統(tǒng)；智能制造系統(tǒng)；協(xié)同制造系統(tǒng)；綠色制造系統(tǒng)；信息管理系統(tǒng)。 無色熱鍛潤滑劑；拉深潤滑劑；無噪聲技術(shù)；消震，隔震技術(shù)。 4 第 2章 塑件的分析 該塑料制品為瓶蓋，其塑件的結(jié)構(gòu)以及表面形狀較為簡單，整個塑件呈筒狀，整個塑件高達(dá) 15mm，外徑為 28mm，壁厚 1mm，中間銜接部分以圓弧過渡。作為實(shí)用零件對其尺寸公差沒有太嚴(yán)格的要求，故在本次設(shè)計(jì)中可以忽略此方面的考慮，以降低模具的加工制造成本。且塑件本身壁厚較小、均勻，適合于大批大量的注塑模具生產(chǎn)。塑件圖如 21下所示： 圖 21 塑件圖 塑件的壁厚對塑件質(zhì)量的影響很大。壁厚過小，成型時熔融塑料流動阻力大，充模困難，特別是大型且形狀復(fù)雜的塑件更為突出。壁厚過大，不但浪費(fèi)原料，而且增加冷卻時間，更重要的是塑件產(chǎn)生氣泡、縮孔、翹 曲變形等缺陷。查相關(guān)手冊可知，該塑件的壁厚均為 1mm 在其最小壁厚范圍內(nèi)。因此，該塑件符合注塑模具成型的厚度條件。 為了避免應(yīng)力集中，提高塑件的局部強(qiáng)度，改善熔體的流動情況且便于脫模，在塑件各內(nèi)外表面的連接處，應(yīng)采用過渡圓弧。塑件上的過渡圓弧對于模具制造也是必要的。在無特殊要求時，塑件連接處均應(yīng)有不小于 ～ 1mm 的圓角。按照圓角的設(shè)計(jì)原則：一般外圓弧半徑應(yīng)是厚度的 倍、內(nèi)圓弧半徑應(yīng)是厚度的 倍。本次設(shè)計(jì)要求該塑件的內(nèi)外圓弧半徑結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際來設(shè)計(jì)，根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)力狀況以及條件設(shè)備，此 塑件的內(nèi)外過渡圓弧是小半徑為 ，適合注塑制品的結(jié)構(gòu)和工藝要求。 9610 5 第 3章 塑件材料的選擇及材料特性 該塑件在尺寸上要求比較高，且在長期的使用過程中需要較高的強(qiáng)度和硬度，也要求有一定的耐磨性，在保證塑料制品的功能和性能的同時還要考慮到加工生產(chǎn)、成本和供應(yīng)，綜合上述各方面的考慮和甄選以及結(jié)合工廠的實(shí)際生產(chǎn)，選用收縮率較小、綜合性能優(yōu)良、在工程技術(shù)中應(yīng)用廣泛的塑料 LDPE（低密度聚乙烯）。 中文名：低密度聚乙烯。 ： Lowdensitypolyethylene。 低密度聚乙烯（ LDPE） 是高壓下乙烯自由基聚合而獲得的熱塑性塑料。 無毒、無味、呈乳白色。密度為 ～ ，有一定的機(jī)械強(qiáng)度，具有較好的柔軟性、耐沖擊性及透明性，但和其他塑料相比機(jī)械強(qiáng)度低，表面硬度差。聚乙烯的絕緣性能優(yōu)異，常溫下聚乙烯不溶于任何一種已知的溶劑，并耐稀硫酸、稀硝酸和任何濃度的其他酸以及各種濃度的堿、鹽溶液。聚乙稀有高度的耐水性，長期與水接觸其性能可保持不變。其透水氣性能較差，而透氧氣和二氧化碳以及許多有機(jī)物質(zhì)蒸氣的性能好。在熱、光、氧氣的作用 下會產(chǎn)生老化和變脆。一般使用溫度約在 80oC左右。能耐寒，在 60oC時仍有較好的力學(xué)性能， 70oC 時仍有一定的柔軟性。 結(jié)晶形塑料，吸濕性小，成型前可不預(yù)熱，熔體粘度小，成型時不易分解，流動性極好，溢邊值為 左右，流動性對壓力變化敏感，加熱時間長則易發(fā)生分解。冷卻速度快，必須充分冷卻，設(shè)計(jì)模具時要設(shè)冷料穴和冷卻系統(tǒng)。收縮率大，方向性明顯，易變形、翹曲，結(jié)晶度及模具冷卻條件對收縮率影響大，應(yīng)控制模溫。宜用高壓注射，料溫要均勻，填充速度應(yīng)快，保壓要充分。不宜采用直接澆口注射，否則會 增加內(nèi)應(yīng)力，使收縮不均勻和方向性明顯。應(yīng)注意選擇澆口位置。質(zhì)軟易脫模，塑件有淺的側(cè)凹時可強(qiáng)行脫模。 ： ～ 。 ： 。 ～ 82oC 抗拉屈服強(qiáng)度 :22～ 39MPa。 6 ： ～ 。 ： 25～ 40MPa。 ： ～ 。 ： 225MPa。 ： 11Mpa（ 107周）。 ： 70。 ：柱塞 式。 ：直通式。 ： 150～ 170oC。 ：前 170～ 200oC。 140～ 160oC。 ： 30～ 45oC。 ： 60～ 100Mpa。 ： 40～ 50Mpa。 ： 0～ 5s。 ： 15～ 60s。 ： 15～ 60s。 ： 40～ 140s。 7 第 4章 塑件的形狀尺寸的計(jì)算 塑件圖如 41下所示： 9610 圖 41 塑件圖 塑件的工作條件對精度要求較高，根據(jù) LDPE 的性能可選擇其塑件的精度等級為 6 級精度（查閱《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》 P67表 39）。 外徑 :28mm 壁厚 :1mm 內(nèi)徑 :16mm 壁厚 :1mm 由體積計(jì)算公式可計(jì)算得塑件的近似體積得 : V 塑 =? S*H = 查得 LDPE(低密度聚乙烯 )密度約為 : 3/ cmg?? 由公式 vw ?? 代入數(shù)據(jù)可得塑件的質(zhì)量為： W 塑 =V 塑 r 塑 =(g)。 8 第 5章 型腔數(shù)目的確定及排布 為了使模具與注射機(jī)的生產(chǎn)能力相匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，并保證塑件精度，模具設(shè)計(jì)時應(yīng)確定型腔數(shù)目，常用的方法有以下： 根據(jù)總成型加工費(fèi)用最小的原則，并忽略準(zhǔn)備時間和試生產(chǎn)原材料費(fèi)用，僅考慮模具加工費(fèi)和塑件成型加工費(fèi)。 當(dāng)成型大型平板制件時，常用這種方法。設(shè)注射機(jī)的額定鎖模力大小為 F（ N），型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力為 Pm，單個制品在分型面上的投影面積為 A1，澆注系統(tǒng)在分型面上的投 影面積為 A2，則： (nA1+A2)Pm? F 即： n12AP APFmm? ??? 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在模具中每增加一個型腔，制品尺寸精度要降低 4%，高模具中的型腔數(shù)目為 n，制品的基本尺寸為 L，塑件尺寸公差為 ?? ，單型腔模具注塑模具生產(chǎn)時可能性產(chǎn)生的尺寸誤差為 %s?? ( s? 不同的材料，有不同的值，如：聚甲 醛為? %，尼龍 66 為 ? %，聚碳酸酯、聚氯乙烯、 ABS 等非結(jié)晶型塑料為 ? %)，則有塑件尺寸精度的表達(dá)式為： L? s? %+（ n1） L? s? %? 4% ?? 簡化后可得型腔數(shù)目為： n 242500 ???? Ls ? 對于高精度制品，由于多型腔模具難以使各型腔的成型條件均勻一致，故通常推薦型腔數(shù)目不超過 4個 . 設(shè)注射機(jī)的最大注射量 G（ g），單個制品的質(zhì)量為 W1（ g），澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為W2（ g），則型腔數(shù)目 n為： n1 W WG?? 9 多型腔有模板上的排列形式通常有圓形、 H 形、直線型及復(fù)合型等，在設(shè)計(jì)時應(yīng)遵循以下原則： 采用平衡式排列，確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定。 ，以便停止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。 ，以便減小模具的外形尺寸。 已知的體積 V 塑 或質(zhì)量 W 塑 ，又因?yàn)榇水a(chǎn)品屬大批量生產(chǎn)的小型塑件，但制件尺寸、精度、表面粗糙度較高，綜合考慮生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本及產(chǎn)品質(zhì)量等各種因素，以及注射機(jī)的型號選擇，初步確定采用一模四腔對稱性排布，分流道直徑可選 ～(參見《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》 P59 表 43 部分塑料常用分流道斷面尺寸推薦范圍 )。由塑件的外形尺寸 (塑件壁厚 )和機(jī)械加工的因素，確定采用點(diǎn)澆口，根椐塑件的材料及尺寸，澆口直徑可選 ～ (參見《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》 P67 表 47側(cè)澆口和點(diǎn)澆口的推薦值 )。采用對稱平衡的排布，如下圖 51示： 圖 51 型腔數(shù)目及排布圖 10 第 6章 分型面的選擇 分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面 .一副模具根據(jù)需要可能有一個或兩個以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以與合模方向平行或傾斜 . （ 1）開模是應(yīng)盡量使塑件留在動模內(nèi)； （ 2）應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯； （ 3）應(yīng)合理塑件在型腔中的方位。 。 。 。 本塑件屬于薄壁殼小型塑件，塑件冷卻時會因?yàn)槭湛s作用而包覆在凸模上，故從塑件脫模和精度要求角度考慮，應(yīng)有利于塑件滯留在動模一側(cè)，以便于脫模，而且不影響塑件的質(zhì)量和外觀形狀，以及尺寸精度。 綜合以上因素，分型面應(yīng)選擇在瓶蓋的下部較為合理，如圖 61 所示 : 圖 61 分型面圖 11 第 7章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 注射模的澆注系統(tǒng)是指從注流道的開始端到型腔之間的熔體