【文章內(nèi)容簡介】 起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，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、跳動等要求都達到了國外同類產(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設計軟件，糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差，達到了標準漸開線齒形要求。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 ~， 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 10~30 萬次，淬火鋼模達 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、鑲件互換結構和3 抽芯脫模機構的創(chuàng)新設計方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟，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 機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術，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備及技術。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達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。 在制造技術方面， CAD/CAM/CAE 技術的應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)引進了相當數(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，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 技術對成型過程，如充模和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定的技術經(jīng)濟效益，促進和推動了我國模具 CAD/CAM 技術的發(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)、華中科技大學開發(fā)的注塑模 系統(tǒng)及 CAE 軟件等，這些軟件具有適應國內(nèi)模具的具體情況、能在微機上應用且價格較低等特點為進一步普及模具 CAD/CAM 技術創(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。 塑料模標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應用，并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)組件。但目前我國模具標準化程度和商品化程度一般在 30%以下， 與 國外先進工業(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 固定在注射機的移 動 模板（ 動 模固定板）上，在注射成型 過 程中可 隨 注塑機 上的合模系 統(tǒng)運動 ? ?2826? 。 注射模的 組 成 結 構包括： (1) 成型零件： 結 構復 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 向機構：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 模機構： 將 塑料 制品推出模腔的 裝 置。 (5) 側 向分型與 側 向抽芯機構：塑件上的 側 向如有凹凸形 狀 及孔或凸臺，這 就需要有 側 向的凸?；虺尚?塊來 成型。在塑件被推出之前，必 須 先拔出 側向凸模（ 側 向型芯）或 側 向成型 塊 ，然后方能 順 利 脫 模。 帶動側 向凸模或 側向成型 塊 移 動 的機構 稱為側 向分型與抽芯機構。 (6) 排氣機構：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工作空間脫取制品，僅適用于立式注射機）和固定式注射模（動、定模兩部分分別固定在注射機上）。 (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) 按總體結構分：單分型面注射模、雙分型面注射模、帶有側向分型與抽芯機構的注射模、帶有活動成形零部件的注射模、帶有自動卸螺紋機構的注射模 ? ?3229? 。 塑件成型工藝分析 注射模的設計方法與研究現(xiàn)狀 模具的 設計應 先 從繪制裝配圖 入手，根據(jù)塑件的具體情 況 ， 經(jīng)過認 真考慮 、比 較 、初步確定出各部分的 結 構情 況 ，最大限度地 滿 足塑件的技 術 要求和模具的合理 工藝 性。 1. 確定分型面和 澆 口位置及 結 構形式 確定模具的分型面和 澆 口的位置是模具 設計 中的重要 環(huán)節(jié) 。 選擇 分型面應根 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 構形式及安 裝 方法 成型 結 構 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 構 現(xiàn)狀 形式，就是能使成型 結 構 簡 在 現(xiàn) 有 設6 備狀況 下，基本 滿 足技 術 上的需要，易于加工、易于修改 維 修和更 換 。 3. 選擇 成型 設備 模具與注射機必 須 配套使用，根據(jù)塑件的具體情 況 ， 選選擇 注射機并 進行模具 設計 。成型 設備有兩個 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 設備 。在選用時 ，成型 設備 的 兩個參數(shù)應 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 注意以下 幾點 ： (1) 測 算核 實 范本所受注射 壓力應 小于注射機的 鎖 模力 。 (2) 模具的 閉 合高度 應 在注射機的最大 閉 合高度和最小高度 之間 。 了解注射機的定位孔直 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 應適應 注射機的 頂出 方式和 頂出 距離，注射機的范本行程 應滿 足在 開 模 時 能去除塑件 時 所需要的距離； 4. 塑件 側 壁凹凸槽 結 構的 處 置方法 根據(jù)塑件 側 壁凹凸 槽 選擇 合適 的側 抽機構。 5. 頂出 機構的確定 定模 動 模分型 后，側 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 機構在注射機 頂 桿的 驅(qū)動 下將 成型塑 件從動 模中 頂出。 6. 確定主要 結 構件的尺寸 通 過 以上 問題的 初步確定，即可勾 畫 出模 具 的 輪 廓， 這時應 確定 導 向機構的 導 柱 及頂出 系 統(tǒng) 的復位以及必要的先復位等 結 構形式和安 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 應由 良好的布局，如冷 卻 回路的位置、尺寸形 狀 等，并 預先 考 慮 流出足 夠 的 冷 卻 水路的安 裝 空 間 。 塑件分析 本設計的任務之一是設計對講機 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. 化學性質(zhì) 聚碳酸酯耐酸，耐油。 聚碳酸酯不耐紫外光，不耐強堿 ， 耐化學腐蝕 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行特殊處理。 由 參考文獻 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 度 33~49 拉 伸彈 性模量 (E/103MPa) 彎 曲 強 度 80 彎 曲 彈 性模量 壓縮強 度 18~39 9 缺口 沖擊強 度 11~20 表 21 續(xù)表 硬 度 HRC 62~86 導熱 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 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 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、鼓風烘箱后處理 10 注射成型機的 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)的凝料在設計之前是不是能準確的數(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拉桿空間 等關系的校核。 根據(jù)第二步