【正文】 、 1996 年和 1997 年分別上升到 600 多萬(wàn)噸、 700 多萬(wàn)噸和 800 多萬(wàn)噸， 1998 年產(chǎn)量增至850 萬(wàn)噸， 1999 年突破 900萬(wàn)噸， 2021 年達(dá) 1200 萬(wàn)噸，躋身于世界 5大塑料生產(chǎn)國(guó)之列。人均塑料消費(fèi)量 2021 年為 106 公斤，韓國(guó)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。近年來(lái)，每年都以 15％的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國(guó)成為世界超級(jí)制造大國(guó)的重要原因。經(jīng)過(guò)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)。 （ 1） 注重開(kāi)發(fā)大型，精密，復(fù)雜模具 ； 隨著我國(guó)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(lái)越高，模具也將日趨大型化和精密化。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。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 。 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(kāi)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(kāi)裂，化學(xué)穩(wěn)定性較好，但不耐無(wú)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(dòng)阻力，塑料要干燥，不宜采用金屬嵌件，脫模斜度〉2? 〈 130℃ 脆化溫度為—100℃ 在機(jī)械上做齒輪，凸輪，蝸輪，滑輪等，電機(jī)電子產(chǎn)品零件，光學(xué)零件等 以上的性能 分析對(duì)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(zhǎng)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 PS為塑件材料 .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。 在用 PRO/E造型時(shí)總會(huì)造成曲面不能加厚的問(wèn)題 ,用修剪曲面的辦法雖然能解決加厚問(wèn)題 ,但整個(gè)塑件也不規(guī)則 ,給后續(xù)工作帶來(lái)不便 .所以在保證基本外型的前提下對(duì)尺寸做了修改 ,目的是為了造型 。 脫模斜度 由于塑件成型時(shí)冷卻過(guò)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(guò) 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 制件內(nèi)表面 35′~176。在該塑件中的加強(qiáng)肋起到引導(dǎo)物料流動(dòng)的作用同時(shí)又對(duì)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，寬度取 。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。對(duì)塑件的精度要求，要具體分析，根據(jù)裝配情況來(lái)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(duì)精度要求高些，對(duì)其要有公差配合要求，應(yīng)選擇高精度。 （ 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。 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。一般分為三個(gè)階段的工作。圖中 T0代表螺桿或柱塞開(kāi)始注射熔體的時(shí)刻；當(dāng)模腔充滿熔體（ T=T1）時(shí)，熔體壓力迅速上升 ，達(dá)到最大值 P0。從螺桿開(kāi)始后退到結(jié)束（時(shí)間從 T2到 T3），由于模腔內(nèi)的壓力比流道內(nèi)高，會(huì)發(fā)生熔體倒流，從而使模腔內(nèi)的壓力迅速下降。 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。 PS料與溫度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表 31所示。對(duì)于像 PS流動(dòng)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。確定成型周期的經(jīng)驗(yàn) 數(shù)值 如表 32 所示。注塑機(jī)的產(chǎn)量占整個(gè)塑料機(jī)械產(chǎn)量的 50%.成為塑料成型設(shè)備制造業(yè)中增長(zhǎng)最快 ,產(chǎn)量最多的機(jī)種之一 . 注塑機(jī)的分類方式很多 ,目前尚未形成完全統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的分類方法 .常用的說(shuō)法有 : （ 1） 按設(shè)備外形特征分類 :臥式 ,立式 ,直角式 ,多工位注塑機(jī) ； （ 2） 按加工能力分類 :超小型 ,小型 ,中型 ,大型和超大型注塑機(jī) 。 = cm3 ； （ 2） 由鎖模力選定注射機(jī) F鎖 ? F脹 =A分 為了保證塑件質(zhì)量，充分發(fā)揮設(shè)備的能力，選擇范圍通常在 50%~80%。 式中 F 注塑機(jī)額定鎖模力： 1000KN； K 安全系數(shù)，通常取 ~，取 K=； 塑化能力的校核 由 初定的成型周期為 30 秒計(jì)算，實(shí)際要求的塑化能力為成型周期每次實(shí)際注射量 即： =（ g/s），小于注塑機(jī)的塑化能力 （ g/s），說(shuō)明注射機(jī)能完全滿足塑 化要求。模具端面凸臺(tái)高度應(yīng)小于定位孔深度。 式中 Hm ——所設(shè)計(jì)的模具厚度 301 mm； Hmin ——注塑機(jī)所允許的最小模具厚度 170 mm； Hmax ——注塑機(jī)所允許的最大模具厚度 360 mm； 模具安裝尺寸校核 注塑機(jī)的動(dòng)模板，定模板臺(tái)面上有許多不同間距的螺釘孔或 “T”形槽，用于安裝固定模具。 開(kāi)模行程校核 所選注塑機(jī)為全液壓式鎖模機(jī)構(gòu)，最大開(kāi)模行程受模具厚度影響。 4 模具設(shè)計(jì) 塑料配方 說(shuō)明 塑料配方設(shè)計(jì)是塑料制品成型加工中在加工設(shè)備和工藝 參數(shù)確定之后所必須進(jìn)行的重要環(huán)節(jié) ,設(shè)計(jì)水平的高低直接關(guān)系到塑料制品的最終使用性能的優(yōu)劣 ,也是應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)對(duì)塑料進(jìn)行改性的過(guò)程 ,其技術(shù)含量極高 .一個(gè)成功配方的產(chǎn)生是多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與應(yīng)用高新技術(shù)的結(jié)局 .塑料是以高分子聚合物為主要成分 ,加入一定量添加劑而組成的一種混合物 ,添加劑是由一系列為改變塑料的某些性能而添加的混合物 ,通常為填充劑 ,增塑劑 ,穩(wěn)定劑 ,潤(rùn)滑劑 ,著色劑等 .根據(jù) PS 的特性及使用性能要求 ,配方中應(yīng)含有以下添加劑 . 填充劑 ——玻璃微珠 ； PS成型后易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力 ,添加玻璃微珠使塑料的流動(dòng)性好 ,殘余內(nèi)應(yīng)力分布均勻 ,使光的漫反射率為 80%~88%。 著色劑 ——粉紅色 ； 在塑料制品中，需要著色的大約占80%左右，著色的目的有 1：增加制品美感，以吸引消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)欲望 2： 提高產(chǎn)品的耐候性，主要是通過(guò)著色劑防紫外線功能而實(shí)現(xiàn)的 。 結(jié)合該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu) ,分型面確定在塑件的最大投影面積上 .如圖 41 所示 。 模具材料的選擇 現(xiàn)有的模具模架已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn) 化 ,所以在模具材料的選擇時(shí)主要是根據(jù)制品的特性和使用要求選擇合理的型腔和型芯材料 .如何合理的選擇模具鋼 ,是關(guān)系到模具質(zhì)量的前提條件 ,如果選材不當(dāng) 圖 42 型腔的排布形式 則所有的精密加工所投入的工時(shí) ,設(shè)備費(fèi)用將浪費(fèi) 。 臨界溫度 （ ℃ ） AC1： 820 ； AC3： 1100； 線膨脹系數(shù) ： (在 20~100℃ ) 熱導(dǎo)率 ： .()1 (在 20℃ 左右 ) 彈性模量 （ MPa ） 210000~223500 (20℃ 左右 ) 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)噴嘴開(kāi)始到型腔入口為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，它由主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。 分流道 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開(kāi)設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向作用，分流道的長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能短，以減 少壓力損失，熱量損失和流道凝料。在該模具上取圓形斷面形狀 ，直徑為 6mm。 (經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明， H的取值范圍在 ~，若按澆口處壁厚計(jì)算則 H=5=3mm,超出了經(jīng)驗(yàn)值，而且由于澆口是易磨損部位，所以開(kāi)始時(shí)取小值是有好處的，這有利于以后的修模 ) (2) 側(cè)澆口寬度尺寸 W 的確定 W= 30An （ 41） A型腔一側(cè)的表面積 : A=V/t ； V澆注體積 ： V=103 mm3 ； t 取平均壁厚 ? = 取 3mm。= （ CM3 /S） T 注射時(shí)間， T=（ S） ； Rn = 4 21 dd? =（ CM） Rn 主流道的平均當(dāng)量截面半徑 ； d1 主流道小端直徑 ， d1 = （ CM） ； d2 主流道大端直徑， d2 =（ CM） R主 =?= ??=103 S 1? （ 2）分流道剪切速率的校核 第一級(jí)分流道： Q 1分 = 2主Q = =27（ CM3 /S） Rn 1 =（ CM） R 1分 =? = ?? =103 S 1? 第 二級(jí)分流道 ： Q 2分 = 21分Q ? （ CM3 /S） 因?yàn)楫?dāng)量半徑和第一級(jí)，相同 所以 ， R 2分 = R 1分 /2 ? 5102 S 1? （ 3）澆口剪切速率的校核 R澆 =? = ??=104 S 1? Q澆 = Q 2分 =（ cm3 /s） ； 澆口面積 S=13=3mm3 ,當(dāng)量面積 S=? R 2當(dāng)n 取 R 當(dāng)n =1mm。與此同時(shí)，若剛度不足將導(dǎo)致過(guò)大的彈性變形， 從而產(chǎn)生型腔向外膨脹或溢料間隙。 模架的選用 注塑模模架國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)，即 GB/T12556——1990《塑料注射模中小型模架及其技術(shù)條件》和GB/T12555——1990《塑料注射模大型模架》。 （ 2） 凸、凹模尺寸的確定 凸、凹模受力的作用，其尺寸需要進(jìn)行強(qiáng)度或剛度校核來(lái)確定。凹模的底板因?yàn)槭桥c注塑機(jī)的工作臺(tái)接觸的，所受的力傳遞到工作臺(tái)上，所以凹模底板的厚度同樣只要留有走冷卻系統(tǒng)的空間就可以，該設(shè)計(jì)取凹模底板厚度為 30 mm。 Hh1h2h3h 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu) 注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種類型。若導(dǎo)柱需要支撐模板的 重量，特別對(duì)于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。導(dǎo)柱布置方式常采用等徑不對(duì)稱布置，或不等直徑對(duì)稱布置。 4） 導(dǎo)柱可以設(shè)置在動(dòng)?；蚨?，設(shè)在動(dòng)模一邊可以保護(hù)型芯不受損壞，設(shè)在定模一邊有利于塑件脫模。 3）結(jié)構(gòu)合理可靠，便于制造和維護(hù)。 ? = 2 ? = 取 26176。 F脫 =( F4 － F3 ′) cos? =(? F1 cos? － F1 sin? ) cos? = F1 cos? (? cos? － sin? ) 所以，脫模力的計(jì)算公式為： 圖 47 受力分析圖 F脫 = F1 cos? (? cos? － sin? ) （ 45） 又 F1 =Lc h 包p （ 46） 式中 Lc － 凸模成型 型部分的截面周長(zhǎng)； h－ 模被制件包緊部分的高度； 包p － 制件對(duì)凸模的單位包緊力，其數(shù)值與制件的幾何特點(diǎn)及塑料的性質(zhì)有關(guān) ，一般可取 8~12MPa。所以 A段 F脫 = F1 ； B 段脫模斜度為 26176。推桿直接與塑件接觸，開(kāi)模后將