【文章內(nèi)容簡介】 要。 （ 7）研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測量儀或三坐標(biāo)掃描儀實(shí)現(xiàn)逆向工程是塑料模 CAD/CAM 的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應(yīng)用多樣、調(diào)整、廉價(jià)的檢測設(shè)備是實(shí)現(xiàn)逆向工程的必要前提。 9 1 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 成型塑料制件結(jié)構(gòu)工藝性分析 塑料制件主要根據(jù)使用要求進(jìn)行設(shè)計(jì) ,除考慮充分發(fā)揮所用塑料的性能特點(diǎn)外 ,還應(yīng)考慮塑件的結(jié)構(gòu)工藝性 ,塑件結(jié)構(gòu)工藝性的主要內(nèi)容包括塑件的尺寸和精度 ,表面粗糙度 ,形狀 ,壁厚 ,斜度 ,加強(qiáng)筋 ,支撐面 ,圓角 ,孔 ,螺紋 ,嵌件 ,鉸鏈 ,標(biāo)記 ,符號和文字。據(jù)所給零件的結(jié)構(gòu) ,本設(shè)計(jì)從以下幾方面對其分析： 結(jié)構(gòu)分析 從零件圖分析，該零件總體結(jié)構(gòu)為 抽殼體 ，從塑件厚來看，總的來講塑件壁厚變化比較均勻，有利于零件成型。 塑件壁厚 分析 塑件壁厚的設(shè)計(jì)與塑件原料的性能、塑件結(jié)構(gòu)、成型條件、塑件的質(zhì)量及其使用要求都有密切的聯(lián)系。壁厚過小 ，會造成充填阻力增大，特別對于大型件、復(fù)雜制件將難于成型。塑件的厚度的最小尺寸應(yīng)滿足以下要求：滿足塑件結(jié)構(gòu)和使用性能要求下取小壁厚 能承受推出機(jī)構(gòu)等的沖擊和振動 制品連接緊固處、嵌件埋入處等具有足夠的厚度 保證貯存、搬運(yùn)過程中強(qiáng)度所需的壁厚 滿足成型時(shí)熔體充模所需的壁厚。塑料制件規(guī)定有最小壁厚值，表 21 為熱塑性塑件最小壁厚及常用壁厚推薦值。 表 21 熱塑性塑件最小壁厚及常用壁厚推薦值 塑料類型 制件流程 50mm 的最小壁厚 /mm 一般制件的壁厚/mm 大型制件的壁厚/mm 聚丙烯（ pp） 脫模斜度 分析 當(dāng)塑件成型后因塑料收縮而包緊型芯，若塑件外形較復(fù)雜時(shí)，塑件的多個(gè)面與型芯緊貼，從而脫模阻力較大。 為防止脫模時(shí)塑件的表面被檫傷和推頂變形， 需設(shè)脫模斜度。 10 一般來說，塑件高度在 25mm 以下者可不考慮脫模斜度。但是，如果塑件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，即使脫模高度僅幾毫米，也必須認(rèn)真設(shè)計(jì)脫模斜度。 ① 斜度作用： 便于塑件脫模，防止脫模時(shí)擦傷塑件，須在塑件內(nèi)外表面脫模方向上留有足夠的斜度 ?，在模具上稱為脫模斜度。 ② 脫模斜度選取 :取決于塑件 的形狀、壁厚及塑料的收縮率，一般取 30′ ～ 1176。30′ 。 塑件脫模斜度的選取應(yīng)遵循以下原則： 1 塑料的收縮率大，壁厚，斜度應(yīng)取偏大值，反之取偏小值。 2 塑件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，脫模阻力就比較大，應(yīng)選用較大的脫模斜度。 3 當(dāng)塑件高度不大（一般小于 2mm）時(shí)，可以不設(shè)斜度；對型芯長或深型腔的塑件，斜度取偏小值。但通常為了便于脫模，在滿足制件的使用和尺寸公差要求的前提下可將斜度值取大些。 4 一般情況下，塑件外表面的斜度取值可比內(nèi)表面的小些，有時(shí)也根據(jù)塑件的預(yù)留位置（留于凹模或凸模上）來確定制件內(nèi)外表面的斜度。 5 熱固性塑料的收縮率一般較熱塑性塑料的小一些，故脫模斜度也相應(yīng)取小一些。 6 一般情況下，脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內(nèi)。 綜合以上的原則，由于塑件高度不是很大，收縮率一般，本設(shè)計(jì)中采用 30′ 的脫模斜度。 表面粗糙度 分析 塑料制件的表面粗糙度，除了在成型時(shí)從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等癡點(diǎn)外，主要取決于模具成型零件的表面粗糙度。一般模具的表面粗糙度值要比塑件的低 1~2 級，塑料制件的表面粗糙度 Ra 值一般為 ~，在模具使用中，由于型腔磨損而使表面粗糙度值不斷加大，應(yīng)隨時(shí)給以拋光復(fù)原。非配合表面和 隱蔽面可取較大的表面粗糙度值，除塑件外表面有特殊要求以外，一般型腔的表面粗糙度值要低于型芯的。此外，塑件的表面粗糙度與塑料的品種有關(guān)。一般，型腔表面粗糙度要求達(dá)到 ~。 塑件材料的分析 PE，是聚乙烯的簡寫，是由乙烯聚合而成的的聚合物，作為塑料使用時(shí)，其平均相對分子質(zhì)量要在 1 萬以上。根據(jù)聚合物條件不同，實(shí)際平均相對分子質(zhì)量可從 1 萬到幾百萬不等。生成的 PE 乙烯單體大部分是由石油裂解得到 聚乙烯是樹脂中分子結(jié)構(gòu)最簡單的一種，它原料來源豐富，價(jià)格較低，具有優(yōu)異的電絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性，易于成 型加工，并且品種較多，可滿足不同性能要求，因此它從問世以來發(fā)展很快，是目前產(chǎn)量最大的樹脂品種，用途極廣泛 PE 塑料主要的性能指標(biāo) ： 11 PE 材料的性能特點(diǎn) :質(zhì)軟 ,機(jī)械性能差 ,表面硬度低 ,化學(xué)穩(wěn)定性好 ,但不耐強(qiáng)氧化劑 ,耐水性好 PE 的成型特點(diǎn) :成型前不可預(yù)熱 ,收縮大 ,易變形 ,冷卻時(shí)間長 ,成型效率不高 ,塑件有淺側(cè)凹可強(qiáng)制脫模 PE 材料在模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng) :澆注系統(tǒng)應(yīng)盡快保證充型 ,須設(shè)冷卻系統(tǒng) ,使用溫度一般為 800C PE 材料的品種多，根據(jù)塑件的要求及特點(diǎn)，我們選用低密度聚乙烯來作為注塑材料 PE 材料的品種很多，在此低密度聚乙烯（ LDP E）作為塑件的注塑材料。 LDP E 是在高溫和特別高的壓力下通過典型的自由基聚合過程得到的。早在 20 世紀(jì) 40 年代初， LDP E 已用于電線包覆，是 PE 家族中最早出現(xiàn)的產(chǎn)品。 LDP E 綜合了許多優(yōu)良的性能，如透明性、封合性、易于加工，是當(dāng)今聚合物工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的材料之一。 LDP E 通?？刹捎霉苁胶透椒磻?yīng)器兩種生產(chǎn)工藝制備，聚合時(shí)壓力為（ 150～ 350） Mpa，聚合溫度在 150～ 260℃之間，并加入適量的引發(fā)劑。 與其他工藝過程得到的線性 PE 不同，高壓自由基聚合歷程易發(fā)生鏈 轉(zhuǎn)移，得到的聚合物存在大量的支鏈結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使 LDP E 具有透明、柔順，易于擠出等特定性能。通過控制平均相對分子質(zhì)量（ MW）、結(jié)晶度和相對分子質(zhì)量分布（ MWD），可以是 LDP E 樹脂獲得多種應(yīng)用。 聚合物的平均相對分子質(zhì)量是用組成聚合物的所有分子鏈的平均尺寸來表達(dá)的，為方便起見，在塑料工業(yè)中采用熔體流動速率（ MF R）作為平均相對分子質(zhì)量的量度， MFR 的單位為 g/10min， MF R 的值與平均相對分子質(zhì)量的大小成反比。 LDP E 的 結(jié)晶度與 樹脂中 的短支鏈 的含量 有關(guān)， 結(jié)晶度通 常為30%～ 40%，結(jié)晶度的提高是 LDP E 的剛性、耐化學(xué)藥品性、阻隔性、拉伸強(qiáng)度和耐熱性增加。而沖擊強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和耐應(yīng)力開裂性能降低。 PE 的注射成型工藝參數(shù) : 密度（ g/cm179。）： `~ 計(jì)算收縮率（ %）： ~ 預(yù)熱溫度（℃）： 70~80 預(yù)熱時(shí)間（ h）： 1~2 料筒溫度（℃） 前段 170~200 后段 140~160 模具溫度（℃）： 35~55 注射壓力（ MPa）： 60~100 12 成型時(shí)間（ s）： 注射時(shí)間 15~60 高壓時(shí)間 0~3 冷卻時(shí)間 20~90 總周期 50~160 適應(yīng)注射機(jī)類型： 柱塞式 注塑成型是把塑料原料（一般經(jīng)過造粒、染色、添加劑等處理之后的顆粒）放入料間當(dāng)中，經(jīng)過加熱溶化使之成為高粘度的流體 熔體用柱塞或螺桿作為加壓工具，使得熔體通過噴嘴以較高的壓力（約20~85mpa），溶入模具的型腔中經(jīng)過冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。 塑化過程 現(xiàn)代式的注射機(jī)基本上采取螺桿式的塑化設(shè)備，塑料原粒（稱為物料）自從送料斗以定容方式送入料筒，通過料筒外的點(diǎn)加熱裝置和料筒內(nèi)的螺 桿旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的摩擦熱，使物理熔化達(dá)到一定的溫度后即可注射，注射動作是由螺桿的推進(jìn)來完成的。 充模過程 熔體自注射機(jī)的噴嘴噴出來后，進(jìn)入模具的型腔內(nèi)，將型腔內(nèi)的空氣排出，并充滿型腔，然后升到一定壓力，使溶體的密度增加，充實(shí)型腔的每一個(gè)角落。 充模過程是注射成型的最主要的過程，由于塑料溶體的流動是非牛頓流動，而且粘度很大，所以在壓力損耗，粘度變化，多般匯流等現(xiàn)象左右塑件的質(zhì)量，因此充模過程的關(guān)鍵問題 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就成為注射模具設(shè)計(jì)過程的重點(diǎn)，現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)運(yùn)用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)以解決澆注系 統(tǒng)設(shè)計(jì)中疑難問題。 冷卻凝固過程 熱塑性塑料的注射成型過程是熱交換過程，即： 塑化 —— 注射充模 —— 固化成型 加熱 —— 理論上絕熱 —— 散熱 熱交換效果的好壞決定了塑件的質(zhì)量，模具設(shè)計(jì)時(shí)，散熱交換也 13 要充分考慮，在現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法中也采用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)來解決問題。 脫模過程 塑件在型腔內(nèi)固化后，必須采取機(jī)械的方式把它從