【正文】 38 【 參考文獻 】 [1] 黃虹 ： 塑料成型加工與模具 ，化工工業(yè)出 版社， [2] 駿毅科技 、 關(guān)興舉 等： Pro/ENGINEER 塑料模具設(shè)計 ，人民郵電出版社， [3] 朱光力 、 萬金保 等： 塑料模具設(shè)計 ，清華大學(xué)出版社， 2022 [4] 中國機械工程學(xué)會 、 中國模具設(shè)計大典編委會： 中國模具設(shè)計大典 ，江西科學(xué)技術(shù)出版社 , 2022 [5] 伍先明 、 王群 等： 塑料模具設(shè)計指導(dǎo) ，國防工業(yè)出版社， [6] 黃勝杰 、 機械科技研究中心：實戰(zhàn) Pro/ENGINEER 工程圖 ， 中國鐵道出版社 , [7] , and :Energy recovery in the sustainable recycling of plastics from endoflife electrical and electronic products,2022 IEEE International Symposium on Electronics and the Environment, May 2022. [8] Bill Jonnaert ： Guide to Better Hot Runner Control White Paper ，MoldflowCorporation， March 2022. [9] 許志 ： 模具造型 的數(shù)字化掃描及數(shù)控加工技術(shù) ，制造技術(shù)與機床， 1996 年第 9 期 [10] 趙葛霄 ： 仿形技術(shù)在模具設(shè)計制造中的應(yīng)用研究 ，模具工業(yè)， 2022 年第 2 期 39 致謝 在此感謝指導(dǎo)老師胡林教授、遠東石油工具公司的領(lǐng)導(dǎo)和同事以及身邊的同學(xué)悉心的教導(dǎo)和幫助。期間，我遇到了不少困難 ，如由于對軟件不熟悉，設(shè)計初期沒有設(shè)置繪圖尺寸，直到導(dǎo)入模架才發(fā)現(xiàn)問題；設(shè)計初期經(jīng)驗不足，考慮不全面，沒有對工作資料進行備份，由于失誤丟失前期工作，只能重做等等。模架尺寸為 250400mm。 ， 查 參考文獻 【 1】 中 表 82 得 1K = 由 ABS 特性和模具材料得 f= 33 ?取 1176。 零件脫模無特殊要求，采用最常見的推桿推出即能滿足脫模要求。 （ 3）冷卻系統(tǒng)的布置 該 塑件分型面為大致為階梯形，把模仁分為上下兩部分，上部分由分流道，應(yīng)重點加強冷卻，因此布置在偏上位置。 五、 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計 由 塑料模具的溫度直接影響到塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)率。圖 416 所示為對基礎(chǔ)分型曲面和滑塊曲面進行合并的過程，分別選取兩個面組，然后選擇合并方式已保留所需曲面。潛伏式澆口和雙澆口氣泡明顯少于側(cè)澆口，并且產(chǎn)生氣泡位置多在分型面附近，所以通過分型面的設(shè)計，可以達到更好的排氣效果。澆口的形狀、位置和尺寸對塑件的質(zhì)量影響很大。改模具的流道布置形式采用平衡式。主要的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動和開模是主流道凝料的順利拔出 （ 1）主流道尺寸 主流道小端直徑 D=注射機噴嘴直徑 +（ ～ 1） (44) =3+（ ～ 1）， 取 D=4 主流道球面半徑 SR0=注射機噴嘴球頭半徑 +（ 1～ 2） (45) =15+(1～ 2)，取 SR0=17 球面配合高度 h=3～ 5mm，取 h=3mm 主流道長度 L=40mm 主流道大端直徑 D′ =D+2Ltanα =4+2 40 tan2176。 2）模具閉合高度校核 模具實際高度 H 模 =270mm ； 注塑機最小閉合厚度 H 最小 =150mm 即 H 模 H 最小 ； 故滿足要求。 V0=。 三、 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 該模具外觀質(zhì)量要求較高，從該塑件的外部特征可以看出塑件外形是圓弧形狀加兩端帶孔彎臂，在彎臂的孔和柱形部分，只能采用側(cè)向成型。分型面的設(shè)計是否合理，對塑件質(zhì)量、工藝操 作難易程度和模具的設(shè)計制造都由很大影響。 ABS 材料具有超強的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強度。缺點是耐候性，耐熱性差，且易燃。由于 ABS 的吸水率大約為 %～ %，容易吸濕，成型前應(yīng)進行充分的干燥，干燥至水分含量 %。 該塑件裝配在 DVD 表面，對表面美觀有一定要求，設(shè)計時要注意對外邊面的處理。 第六節(jié)、 小結(jié) 塑料模具 CAD 技術(shù)是一種全新的設(shè)計技術(shù)，有助于提高產(chǎn)品及模具設(shè)計的質(zhì)量和實現(xiàn)產(chǎn)品的最佳性能。 在 DVD 門模具設(shè)計過程中，主要應(yīng)用 Pro/ENGINEER2022 進行了模仁結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括分形面、澆注系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，滑塊等的設(shè)計。全面自動的干涉量檢查為用戶提供了檢查間隙和干涉的功能，并給出干涉總量以及間隙估計的文本記錄。設(shè)計參數(shù)包括：型腔數(shù)；材料類別及牌號；注塑機型號；工藝參數(shù) (充填時間、保壓時間、冷卻時間、注射速率或注射壓力等 )；澆口位置、尺寸及數(shù)目；分型面等。 它可定義為一 種圖形文本數(shù)據(jù)，為注塑模系統(tǒng)的基本單元數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)類型可表達為如下格式： 文件名：零件名 ； 組 成：圖形信息 +尺寸信息 +文本信息 ； 組 織：依次按圖形記錄圖形節(jié)點信息、尺寸標注及文本信息 。在應(yīng)用程序的執(zhí)行過程中，經(jīng)常需要利用一些標準數(shù)據(jù)和其他程序的設(shè)計及結(jié)果，系統(tǒng)各部分是通過交換數(shù)據(jù)相互聯(lián)系的。 擇 采用計算機軟件來設(shè)計模具的前提是盡可能多地實現(xiàn)模具標準化，包括模架標準化、模具零件標準化、結(jié)構(gòu)標準化及工藝參數(shù)標準化等。另外對于一些設(shè)計中常用的數(shù)據(jù)庫資料也可以設(shè)置在 CAD 系統(tǒng)中以便設(shè)計人員快速查詢，根據(jù)各個工廠的不同要求和情況，還可以在系統(tǒng)中設(shè)置本單位所特有的內(nèi)容。據(jù)報導(dǎo)，美國 Protety pe amp。計算機的應(yīng)用，使得設(shè)計人員在設(shè)計過程中，能充分發(fā)揮 計算機的強大算術(shù)邏輯運算功能、大容量信息存儲與快速信息查找的能力，完成信息管理、數(shù)值計算、分析模擬、優(yōu)化設(shè)計和繪圖等項任務(wù)；而設(shè)計人員集中精力進行有效的創(chuàng)造性思維，從而更好地完成從設(shè)計方案的提出、評介、分析模擬與修改到具體設(shè)計實現(xiàn)的設(shè)計全過程 .對于機械行業(yè)來講，通用的 CAD 件是 AutoCAD，但 6 AutoCAD 是一種通用的繪圖軟件，對機械行業(yè)針對性差，不過幸運的是， AutoCAD 是個開放性軟件，可以對它進行二次開發(fā)，如采用 Autolisp， ADS， ARX 甚至采用 VB 語言等，現(xiàn)今的高華 CAD、天目 CAD 就是在該 軟件的基礎(chǔ)上開發(fā)的機械專業(yè) CAD。美、日兩國的模具廠， 80%是 10 人以下的小工廠， 90%是 20 人以下小而專的企業(yè)。 RPM 技術(shù)與陶瓷型精密鑄造相結(jié)合，為模具型腔精鑄成型提供了新途徑。設(shè)計與制造之間的直接傳輸便于設(shè)計中的反復(fù)修正改變。 為了解決高精度、長壽命、高效的復(fù)雜型腔結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代模具，其發(fā)展趨勢主要有如下三方面： 模具工業(yè)要上水平，材料應(yīng)用是關(guān)鍵。模具外貿(mào)逆差增大主要有兩方面原因：一是國民經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展，特別是汽車企業(yè)的高速發(fā)展帶來了對模具旺盛需求，有些高檔模具國內(nèi)的確生產(chǎn)不了，只好進口，但也確實有一些國內(nèi)可以生產(chǎn)的模具也在進口，這與我國現(xiàn)行的關(guān)稅政策及項目審批制度有關(guān)。根據(jù)有關(guān)資料，全國模 具行業(yè)從業(yè)人員約缺口 30 萬～ 50 萬人，其中工程技術(shù)人員約占 20%。同時，近年來，正是外資大量進入我國的時期，隨著對外開放政策的不斷擴大和深化，外資在我國模具行業(yè) 的投資也越來越多，致使對外資的依存度也逐年增大。特別是在精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具方面，仍舊供不應(yīng)求。 模具技術(shù)含量不斷提高，屬于高新技術(shù)產(chǎn)品的模具越來越多。據(jù)不少企業(yè)反映，集群生產(chǎn)與分散生產(chǎn)相比，至少有下列好處：市場更廣闊了，協(xié)作更方便了，生產(chǎn)成本降低了，相互交流多了，優(yōu)惠政策享受到了。隨著各地之間交流活動的日益頻繁，相信對模具工業(yè)發(fā)展有利的政策，及因此而帶來的良好的發(fā)展環(huán)境將有進一步發(fā)展。美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”，日本稱模具工業(yè)為“進入富裕社會的原動力”，在德國，被冠之以“ 金屬加工業(yè)中的帝王”之稱號，而歐盟一些國家稱“模具就是黃金”，新加坡政府則把模具工業(yè)作為“磁力工業(yè)”，中國模具權(quán)威經(jīng)理稱為“模具是印鈔機”。 在第十一五規(guī)劃中指出，模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，國民經(jīng)濟的五大支柱產(chǎn)業(yè) —— 機械、電子、汽車、石化、建筑都要求模具工業(yè)發(fā)展與之相適應(yīng)。另外，從資料獲悉，目前，美國、日本、德國等發(fā)達國家的模具總產(chǎn)值都已超過機床總產(chǎn)值。 2 一、 有利因素 優(yōu)惠政策為模具行業(yè)提供了良好的發(fā)展環(huán)境。 規(guī)模經(jīng)濟產(chǎn)生效益，模具集群生產(chǎn)發(fā)展迅速。隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，近年來企業(yè)越來越重視“品牌”和“專利”。 國際模具資本向我國轉(zhuǎn)移的趨勢十分明顯，模具出口前景很好。這一趨勢，還在延續(xù)。 人才緊缺日益突出。有的已經(jīng)是進入無序狀態(tài)，到了擾亂正常市場秩序的地步。目前，在參與世界產(chǎn)品市場的激烈競爭下，各行業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量不斷增加，換型加快，對產(chǎn)品質(zhì)量、樣式和外觀也不斷提出新要求，使模具需求量增加，對模具質(zhì)量要求也越來越高，模具技術(shù)直接影響制造業(yè)的發(fā)展、產(chǎn)品更新?lián)Q代和產(chǎn)品競爭能力。另外，目前對激光強化、輝光離子氮化技術(shù)也日益受到普遍重視 【 9】 。 （ 2）快速原型法和快速制模技術(shù)（ RPM/RMT） 該技術(shù)被稱為自數(shù)控技術(shù)以來的又一次革命，尤其對模具工業(yè)的發(fā)展起到了極大的推動 5 作用。高速銑削機床（ HSM）一般主要用于大、中型模具加工，如汽車覆蓋件模具、變速箱體壓鑄模、大型注塑模等曲面加工，其曲面加工精度可達 。 總之，隨著模具技術(shù)的迅速發(fā)展及機械各類產(chǎn)品的多樣化、復(fù)雜化，模具應(yīng)用的廣度和深度將不斷向縱深發(fā)展，模具需求增長速度將繼續(xù)高于國民經(jīng)濟總體發(fā)展的速度，供小于求的被動狀態(tài)將大有改變。繼 MOLDFLOW 之后美國康奈爾大學(xué)、德國的亞森 (Aachen)技術(shù)大學(xué)、美國的 C. 、 MCAP 公司、日本的 CADM 公司等也相繼開發(fā)了塑料模具 CAD/CAM 系統(tǒng)。 第二節(jié)、 注塑模 CAD 內(nèi)容 在模具設(shè)計 中，模架及某些零件，如導(dǎo)柱、導(dǎo)套、推桿、支撐塊、澆口套、定位圈等分別已形成廠標、行標或國標。 在注塑模具中，行腔用來生成制品的外表面，型芯用來生成制品的內(nèi)表 面，由于塑料的 7 成型收縮率，模具磨損及加工精度的影響，制品的內(nèi)外表面尺寸并不就是模具型芯面、型腔面的尺寸，兩者之間需要比較復(fù)雜的換算。 模具設(shè)計軟件可將理論計算和行之有效的設(shè)計經(jīng)驗相結(jié)合，為模具設(shè)計師提供對模具零件全面的計算和校核，以驗證模具結(jié)構(gòu)等有關(guān)參數(shù)的正確性。根據(jù)這種分解模式，可以對總體、部件、詳細數(shù)據(jù)這三類數(shù)據(jù)分別進行處理。輸入產(chǎn)品在使用環(huán)境中的載 荷及邊界條件，經(jīng)有限元分析及后置處理可得應(yīng)力及變形結(jié)果。對于非標準零件，可利用商用軟件的參數(shù)設(shè)計功能，方便地生成所需的零件。至此，塑料模具的 CAD 即告完成，流程如圖 21 所示。 在 DVD 門模具設(shè)計過程中，應(yīng)用 Moldflow Plastic Advisers 模流分析，包括澆口位置、材料選擇、熔接痕位置、困氣、流動時間、壓力和溫度分布分析等。 二、 塑料名稱 根據(jù)各材料的注塑性能及加工使用性能，綜合市場價格，選擇材料為 ABS。由于該塑件沒有特殊狹窄細小部位，所用塑料為ABS，流動性較好，而且，主要部分有較好的弧度，可順勢脫模，所以塑件外表面沒有放脫模斜度。 三 、 材料 ABS 性能 ABS 樹 脂 是 一 種 共 混 物 ， 是 丙 烯 腈 丁 二 烯 苯 乙 烯 共 聚 物 ， 英 文 名Acrylonitrilebutadinestyrene(簡稱 ABS)，這三者的比例為 20： 30： 50(熔點為 175℃ )。 ABS 的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結(jié)構(gòu)。 的主要性能 指標 密度ρ = g/ 3cm ； 收縮率 ～ %，取值 %. 成型塑件的主要缺陷及消除措施 主要缺陷： 溢料飛邊、氣泡、熔接痕、燒焦及黑紋、光澤不良 ； 消除措施：增大注射壓力、提高模具溫度、加排氣槽、充分預(yù)干燥 。 圖 42 分型面正視圖 16 圖 43 分型面?zhèn)纫晥D 圖 44 分型 3D 主 體效果圖 二、 確定型腔數(shù)量及排列方式 當分型面確定之后，就需要考慮是采用單型腔模還是多型腔模。根據(jù)這些參數(shù)，選擇一臺和模具匹配的注射機，倘若用戶已經(jīng)提供了注射機的型號和規(guī)格，設(shè)計人員必須對其進行校核，若不能滿足要求，則必須自己調(diào)整或于用戶取得商量 調(diào)整。 ∴ V 注 ≥V 總 /=所以注塑機符合注射容量和質(zhì)量要求。它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。由于該模具型腔分布對稱，所以冷料穴可 設(shè) 在中心位置。 （ 4）分流道表面粗糙度 由于流道中于模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較理想，因此分流道的內(nèi)表面粗糙度 Ra 并不要求很低，一般取 ～ 微米，這樣表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層流