【文章內(nèi)容簡介】 起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀(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) l8 英寸大屏幕彩電塑殼注射模具 、 大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具。精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津榮天和機(jī)電有限公司和煙臺北極星 模具有限公司制造的多腔 VCD 和DVD 齒輪模具，所生產(chǎn)的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設(shè)計軟件，糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒形要求。還能生產(chǎn)厚度僅為 的一模 兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達(dá) ~， 表面粗糙度 ， 模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達(dá) 10~30 萬次，淬火鋼模達(dá) 50~100 萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距 ? ?1812? 。 成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和3 抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司等 商 家成功地在29~34 英寸電視 機(jī)外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用了 CMOLD 氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達(dá)20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率不到 10%,與國外的 50~80%相比，差距較大。 在制造技術(shù)方面， CAD/CAM/CAE 技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個新臺階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的 CAD/CAM 系統(tǒng)，如美國 EDS 的 UG II、美國 Parametric Technology 公司的 pro/Engineer、 美國 CV公司的 CADS英國 Deltacam 公司的 DOCT 日本 HZS 公司的 CRADE、以色列公司的 Cimatron、美國 ACTech 公司的 CMold 及澳大利亞 Moldflow公司的 MPA 塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn)，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技術(shù)對成型過程，如充模和冷卻等進(jìn)行計算機(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動了我國模具 CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模 CAD/CAM 系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA 系統(tǒng)、華中科技大學(xué)開發(fā)的注塑模 系統(tǒng)及 CAE 軟件等，這些軟件具有適應(yīng)國內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價格較低等特點為進(jìn)一步普及模具 CAD/CAM 技術(shù)創(chuàng)造了良好條件 ? ?2519? 。 近年來，國內(nèi)己較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如： P20， 3Cr2Mo， PMS， SM I， SM II 等，對模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響，但總體使用量仍較少。 塑料模標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)組件。但目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度一般在 30%以下， 與 國外先進(jìn)工業(yè)國家相比，仍有很大差距。 4 第 2 章 方案選擇 注射模 的組 成與 分類 注射模 的組 成 任何注射模都可以分 為 定模和 動 模 兩 大部分 。 定模部分通 過 定位圈定位，安 裝 固定在注射機(jī)的固定模板（定模固定板）上，在注射成型 過 程中始 終 保持 靜 止不 動 ； 動 模部分 則 安 裝 固定在注射機(jī)的移 動 模板（ 動 模固定板）上，在注射成型 過 程中可 隨 注塑機(jī) 上的合模系 統(tǒng)運動 ? ?2826? 。 注射模的 組 成 結(jié) 構(gòu)包括： (1) 成型零件： 結(jié) 構(gòu)復(fù) 雜 、精度高，表面粗糙度要求高，一般用工具 鋼制造，需 經(jīng)熱處 理。 (2) 合模 導(dǎo) 向機(jī)構(gòu)：主要用 來 保 證動 摸和定模 兩 大部分或模具中其它零件（如凸模和凹模）之 間 的準(zhǔn)確 對 合，以保 證 制品形 狀 和尺寸精確度，并避免模具中各種零部件 發(fā) 生碰撞和干涉。 (3) 澆 注系 統(tǒng) ： 該 系 統(tǒng) 是 將 注射機(jī)注射出的塑料熔體引向 閉 合模腔的通道， 對 熔體充模 時 的流 動 特性以及注射成型 質(zhì) 量等具有重要影 響 。 (4) 頂 （推）出 脫 模機(jī)構(gòu)： 將 塑料 制品推出模腔的 裝 置。 (5) 側(cè) 向分型與 側(cè) 向抽芯機(jī)構(gòu)：塑件上的 側(cè) 向如有凹凸形 狀 及孔或凸臺，這 就需要有 側(cè) 向的凸模或成型 塊來 成型。在塑件被推出之前，必 須 先拔出 側(cè)向凸模（ 側(cè) 向型芯）或 側(cè) 向成型 塊 ，然后方能 順 利 脫 模。 帶動側(cè) 向凸?；?側(cè)向成型 塊 移 動 的機(jī)構(gòu) 稱為側(cè) 向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。 (6) 排氣機(jī)構(gòu)：在塑料熔體 沖 模 過 程中排除模腔中的空氣和塑料本身 揮發(fā) 出的各種氣體，以避免它 們 造成成型缺陷。 (7) 溫 度 調(diào)節(jié) 系 統(tǒng) (8) 支 撐 零部件 5 注射模的 分類 (1) 按照它們在注射機(jī)上的安裝方式分：移動式注射模（注射 成型完畢后，可將模具移出注射機(jī)工作空間脫取制品，僅適用于立式注射機(jī)）和固定式注射模（動、定模兩部分分別固定在注射機(jī)上）。 (2) 按照注射成型工藝特點分：單模腔注射模、多模腔注射模、絕熱流道注射模、熱流道注射模、熱固性塑料注射模、低發(fā)泡注射模和精密注射模等。 (3) 按照注射成型所用的注射機(jī)種類分：立式注射模、臥式注射模和直角式注射模三種類型。 (4) 按總體結(jié)構(gòu)分：單分型面注射模、雙分型面注射模、帶有側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的注射模、帶有活動成形零部件的注射模、帶有自動卸螺紋機(jī)構(gòu)的注射模 ? ?3229? 。 塑件成型工藝分析 注射模的設(shè)計方法與研究現(xiàn)狀 模具的 設(shè)計應(yīng) 先 從繪制裝配圖 入手，根據(jù)塑件的具體情 況 ， 經(jīng)過認(rèn) 真考慮 、比 較 、初步確定出各部分的 結(jié) 構(gòu)情 況 ，最大限度地 滿 足塑件的技 術(shù) 要求和模具的合理 工藝 性。 1. 確定分型面和 澆 口位置及 結(jié) 構(gòu)形式 確定模具的分型面和 澆 口的位置是模具 設(shè)計 中的重要 環(huán)節(jié) 。 選擇 分型面應(yīng)根 據(jù)塑料的幾何形 狀 ，尺寸精度要求，兼 顧其澆 口形式、 脫 模方式、嵌件位置以及排氣 條 件、易清除 飛邊 、便于加工等 諸 因素，通 盤 考 慮 。 澆 口位置 則是 在保 證塑 件表面不受 損傷 的前 提下，確定 澆 口主流道和分流道冷料穴的位置形 狀 、大小及排氣方法等，使注射 時 物料流 暢 ，易于成型。且易于清除 澆 注塑料。 2. 確定成型零件的 結(jié) 構(gòu)形式及安 裝 方法 成型 結(jié) 構(gòu) 簡 是 注射成型的核心部位，它直接影 響 塑件 質(zhì) 量、加工的 難易程 度。 選擇 合理的成型位置、 結(jié) 構(gòu) 現(xiàn)狀 形式，就是能使成型 結(jié) 構(gòu) 簡 在 現(xiàn) 有 設(shè)6 備狀況 下，基本 滿 足技 術(shù) 上的需要，易于加工、易于修改 維 修和更 換 。 3. 選擇 成型 設(shè)備 模具與注射機(jī)必 須 配套使用，根據(jù)塑件的具體情 況 ， 選選擇 注射機(jī)并 進(jìn)行模具 設(shè)計 。成型 設(shè)備有兩個 重要 參數(shù) 。一是 理論 注射容量，另一 個 是在于注射方向相垂直的最大投影面 積 。根據(jù) 這兩個參數(shù) 及可 選用合 適的成型 設(shè)備 。在選用時 ，成型 設(shè)備 的 兩個參數(shù)應(yīng) 略大于 這個 模具所用塑料的體 積以 及他的投影面 積 ，只 有這樣 才能 順 利成型。 其次 還應(yīng) 注意以下 幾點 ： (1) 測 算核 實 范本所受注射 壓力應(yīng) 小于注射機(jī)的 鎖 模力 。 (2) 模具的 閉 合高度 應(yīng) 在注射機(jī)的最大 閉 合高度和最小高度 之間 。 了解注射機(jī)的定位孔直 徑、噴嘴孔徑 及 噴嘴 球半 徑 尺寸，使模具與之配套；模具采用的 頂出 方式 應(yīng)適應(yīng) 注射機(jī)的 頂出 方式和 頂出 距離，注射機(jī)的范本行程 應(yīng)滿 足在 開 模 時 能去除塑件 時 所需要的距離； 4. 塑件 側(cè) 壁凹凸槽 結(jié) 構(gòu)的 處 置方法 根據(jù)塑件 側(cè) 壁凹凸 槽 選擇 合適 的側(cè) 抽機(jī)構(gòu)。 5. 頂出 機(jī)構(gòu)的確定 定模 動 模分型 后，側(cè) 抽芯也完成了抽芯 動 作。塑件落在 動 模上，且垂直面上已完全清除了平行方向上的障 礙 ， 然后 頂出 機(jī)構(gòu)在注射機(jī) 頂 桿的 驅(qū)動 下將 成型塑 件從動 模中 頂出。 6. 確定主要 結(jié) 構(gòu)件的尺寸 通 過 以上 問題的 初步確定，即可勾 畫 出模 具 的 輪 廓， 這時應(yīng) 確定 導(dǎo) 向機(jī)構(gòu)的 導(dǎo) 柱 及頂出 系 統(tǒng) 的復(fù)位以及必要的先復(fù)位等 結(jié) 構(gòu)形式和安 裝位 置，以及各組 合部分的 連 接形式及所必 須 的支承板、支承 塊 等。 7. 確定 溫 度 調(diào)節(jié) 方式 為 了取得 較 好的冷 卻 效果， 對 冷 卻 回路 應(yīng)由 良好的布局，如冷 卻 回路的位置、尺寸形 狀 等，并 預(yù)先 考 慮 流出足 夠 的 冷 卻 水路的安 裝 空 間 。 塑件分析 本設(shè)計的任務(wù)之一是設(shè)計對講機(jī) 后蓋 注塑模具，圖 2圖 22 分別為塑件的外表面和內(nèi)表面形狀。 7 圖 21 塑件外表面 圖 22 塑件內(nèi)表面 該塑件的外形尺寸為長 =30 mm，寬 =20 mm，高 =3mm，壁厚為 1mm，如圖 23 所示。 在 pro/E 軟件中計算 其單個 制 件 體積 為 ?塑V ，質(zhì)量0. 52 ???? ?VM 。 8 圖 23 塑件平面圖 制品材料的成形特性與 工藝 分析 PC 工程塑料 學(xué)名 聚碳酸酯 （ Polycarbonate） ，是一種綜合性能優(yōu)良的非晶型熱塑性樹脂 材料。 1. 化學(xué)性質(zhì) 聚碳酸酯耐酸，耐油。 聚碳酸酯不耐紫外光，不耐強(qiáng)堿 ， 耐化學(xué)腐蝕 2. 物理性質(zhì) 聚碳酸酯無色透明， 絕緣 ， 耐熱， 尺寸穩(wěn)定性 ， 高強(qiáng)度 ， 抗沖擊，阻燃，自熄 ， 無 毒， 可著色等優(yōu)點 。 在普通使用溫度內(nèi)都有良好的機(jī)械性能。同性能接近聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯的耐沖擊性能好，折射率高，加工性能好，不需要添加劑就具有 UL94 V0 級阻燃性能。但是聚甲 基丙烯酸甲酯相對聚碳酸酯價格較低，并可通過本體聚合的方法生產(chǎn)大型的器件。隨著聚碳酸酯生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大，聚碳酸酯同聚甲基丙烯酸甲酯之間的價格差異在日益縮小。 聚碳酸酯的耐磨性差。一些用于易磨損用途的聚碳酸酯器件需要對表面進(jìn)行特殊處理。 由 參考文獻(xiàn) 5 得， 表 15 得 PC 的性能參數(shù)如表 21 和 表 22所示。 表 21 PC 的性能 參數(shù) 密 度 (g/cm3) ~ 收 縮 率 ( % ) ~ 熔 點 (176。 C) 130~160 熱變形溫 度（ 45N/cm178。） 65~98 塑化形式 螺桿式柱塞式 拉伸 強(qiáng) 度 33~49 拉 伸彈 性模量 (E/103MPa) 彎 曲 強(qiáng) 度 80 彎 曲 彈 性模量 壓縮強(qiáng) 度 18~39 9 缺口 沖擊強(qiáng) 度 11~20 表 21 續(xù)表 硬 度 HRC 62~86 導(dǎo)熱 系 數(shù) /10W m1 K1 ～ 比 熱容 /J kg1 K1 1255～ 1674 線脹 系 數(shù) /105K1 ～ 滯 留 溫 度 130 體 積電阻 率 1016 介電常數(shù) ~ 外 觀 無色透明 特 點 一些用于易磨損用途的聚碳酸酯器件需要對表面進(jìn) 行特殊處理。 表 22 PC 注射成型 工藝參數(shù) 工藝參數(shù) 通用型 ABS 注射機(jī) 類 型 螺桿式 料桶后部 溫 度 /℃ 210~240 料桶中部 溫 度 /℃ 230~280 料桶前部 溫 度 /℃ 240~285 噴嘴溫 度 /℃ 240~250 模具 溫 度 /℃ 90~110 注射 壓力 /MPa 80130 保 壓力 /MPa 3050 注射 時間 /s 2090 保 壓時間 /s 05 冷 卻時間 /s 2090 成型 時間 /s 1530 備 注 紅外 線燈、鼓風(fēng)烘箱后處理 10 注射成型機(jī)的 選擇 注射量的計算 在 pro/E 軟件中計算 其單個 制 件 體積 為 ?塑V ， 所以注射量為 ， 兩腔的注射量為 ???塑V 。 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計之前是不是能準(zhǔn)確的數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗按塑件 體積的 ~1 倍來估算。由于采用的流道簡單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的 倍來計算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積為 ? ? ????? 塑總 VV (21) 注射機(jī)的選擇 根據(jù)成型塑件所需的最大注射容量或質(zhì)量（含塑件與澆注系統(tǒng)凝料的用量）、鎖模力、模具的閉合厚度及所需的開模距離等來確定。此外，還應(yīng)考慮噴嘴孔直徑與模具主流道始端直徑、定位孔與模具上的定位圈直徑、模具外形尺寸與注射機(jī)拉桿空間 等關(guān)系的校核。 根據(jù)第二步