【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 在使用時(shí)，一般是先進(jìn)行預(yù)硬處理，然后再進(jìn)行切削加工。該鋼適用于制造大、中型精密塑料模具，如：電視機(jī)、洗衣機(jī)殼體等塑料模具，并已獲得較大量應(yīng)用。另外，也可用于制造鋅合金壓鑄模具。 除 3Cr2Mo 鋼外，國(guó)內(nèi)先后開(kāi)發(fā)的 5CrNiMnMoVSCa（簡(jiǎn)稱 5NiSCa）、 8Cr2MnWMoVS （簡(jiǎn)稱 8Cr2） 40CrMnVBSCa（簡(jiǎn)稱 P20BSCa）、 Y55CrNiMnMoV（代號(hào) SMI）等是易切削型預(yù)硬塑料模具鋼，此類鋼不僅適用于制造大、中型精密注塑模具，還可用于制造精密冷作模具。 時(shí)效硬化型塑料模具鋼 根據(jù)制造高精度、復(fù)雜塑料模具的需要，國(guó)內(nèi)先后開(kāi)發(fā)了幾種時(shí)效硬化型塑料模具鋼，如 10Ni3MnCuAI（代號(hào) PMS）、 25CrNi3MoAI、Y20CrNi3IMnMo（代號(hào) SM2）、 06Ni6CrMoVTiA1（代號(hào) 06）等。此類鋼切削加工性能好，加工后再時(shí)效 處理，由于時(shí)效溫度低，時(shí)效過(guò)后模具變形很小，所以適用于制造高精度、復(fù)雜的熱塑性塑料模具。 10Ni3MnCuAI，代號(hào) PMS，該鋼具有優(yōu)良鏡面加工性能，模具表面粗糙度可達(dá)，適用于制造要求高鏡面、高精度的各種熱塑性塑料制品模具，如光學(xué)儀器鏡片模具，磁帶內(nèi)外殼和電話機(jī)、石英鐘、車輛燈具等塑料殼體模具。 Y20CrNi3AIMnMo，代號(hào) SM2，含 ％左右的 S，切削加工性能得到了改善，是一種易切削型時(shí)效塑料模具鋼。 當(dāng)較大批量地生產(chǎn)聚氯乙烯、氟化塑料、阻燃塑料 等塑料制品時(shí)，模 具需要耐氟、氯等鹵族元素氣體的腐蝕，為此需在模具表面鍍鉻或直接采用耐腐蝕鋼。 國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的耐腐蝕塑料模具鋼 OCr16Ni4Cu3Nb（代號(hào) PCR）屬于馬氏體沉淀硬化不銹鋼，該鋼在含有氟、氯等離子的腐蝕性介質(zhì)中的耐蝕性明顯優(yōu)于174PH（ OCr17Ni4Cu4），適用于制造含氯、氟或混入阻燃劑的熱塑性塑料的注射模具。 非調(diào)質(zhì)塑料模具鋼 非調(diào)質(zhì)鋼在鍛、軋后即可達(dá)到預(yù)硬，不需再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，為改善切削加工性能，有些鋼種還添加了適量的 P、 S 和 Ca。國(guó)內(nèi)對(duì)非調(diào)質(zhì)塑料模具鋼的開(kāi)發(fā)較晚， 25CrMnVTiSCaRE （代號(hào) FT）、 2Cr2MnMoVS 和 2Mn12CrVCaS 即是近幾年開(kāi)發(fā)的新鋼種。鍛、軋空冷后， FT 鋼 Φ100mm 圓鋼的硬度可以達(dá)到 HRC3035 塑料成型模具的分類 不相同的塑料成型方法，要求使用不同原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的成型模具。按成型加工方法的不同，塑料成型模具分為以下幾類： 注塑成型模具：塑料先在注塑機(jī)的加熱料筒中受熱熔融，然后在注塑機(jī)螺桿或活塞的推動(dòng)下，經(jīng)噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔，最后在型腔中硬化定型，這就是注射成型的簡(jiǎn)單過(guò)程，而注塑成型所用的模具就叫注塑成型模具。注塑模具主要用于熱塑性塑料制品的成型，不過(guò)近年來(lái)亦越來(lái)越多用于熱固性塑料的成型。注塑成型在塑料制品的成型中占有極大的比例，因而塑料成型模具的生產(chǎn)中約有一大半都是注塑模具。 擠出成型模具：又叫作機(jī)頭。讓處于粘流狀態(tài)的塑料在高溫高壓下通過(guò)具有特定截面形狀的口模，然后在較低溫度下冷卻定型，用來(lái)生產(chǎn)具有所需截面形狀的連續(xù)型材的成型方法叫擠出成型，而用于塑料擠出成型的模具就叫擠出成型模具。 中空制品吹塑成型模具：把擠出或注塑出來(lái)的尚處于塑化狀態(tài)的管狀坯料，趁熱放入模具成型腔內(nèi)，立即在坯料中心通入壓縮空氣，使管坯膨脹并緊貼在模 具型腔壁上，冷卻硬化后就成了中空制品。這種成型方法所用的模具就是中空制品吹塑成型模具。 真空或壓縮空氣成型模具：這是一個(gè)單獨(dú)的陰?；蜿?yáng)模。將預(yù)先制成的塑料片材四周緊壓在模具周邊上，加熱使其軟化，然后在緊靠模具的一面抽真空，或在反面充壓縮空氣，讓塑料片材緊貼在模具上；冷卻定型后就得到了制品。這種成型方法的模具受力較小，要求不高，甚至可以用非金屬材料制作。 壓制成型模具：簡(jiǎn)稱壓模。將塑料原料直接加入敞開(kāi)的模具型腔中，再將模具閉合，塑料在熱與壓力的作用下成為流動(dòng)狀態(tài)并充滿型腔；然后由于化學(xué)或物理變化使塑料 硬化定型，這種方法就叫壓制成型，而所用的模具叫作壓制成型模具。這種模具大 多用于熱固性塑料的成型加工，也有用于熱塑性塑料的。另外還有不加熱的冷壓成型壓制模具，用于成型聚四氟乙烯坯件。 壓鑄成型模具：又稱傳遞成型模具。將塑料原料加入預(yù)熱的加料室，然后向壓柱施加壓力，塑料在高溫高壓下熔融，并通過(guò)模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入型腔，逐漸硬化成型，這種成型方法叫作壓鑄成型，所用的模具叫壓鑄成型模具。這種模具多用于熱固性塑料的成型。 除此之外，還有泡沫塑料成型模具、玻纖增強(qiáng)塑料低壓成型模具等等。 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 功能 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 塑件設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題，是要保證其使用功能要求。在充分分析塑件使用功能的基礎(chǔ)上確定塑件的整體結(jié)構(gòu)、各組成部分幾何形狀、尺寸、材質(zhì)和外觀要求及強(qiáng)度等。塑件的結(jié)構(gòu)，應(yīng)在滿足其功能要求的前提下，力求簡(jiǎn)單、可靠。因?yàn)楹?jiǎn)單的塑件結(jié)構(gòu)容易滿足其功能要求，達(dá)到經(jīng)濟(jì)、適用、安全的目的。 在設(shè)計(jì)塑件時(shí)，應(yīng)當(dāng)了解它是單獨(dú)使用，還是與其它零件組合起來(lái)使用，在使用過(guò)程中它的主要功能和輔助功能是什么。如果它是與其它零件組合起來(lái)使用，那么它的哪些部分、結(jié)構(gòu)形狀、尺寸受其它零件制約、不可變動(dòng)，哪些部分可通過(guò)直觀判斷、試驗(yàn)后加以修正 。 工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 要想獲得合格的塑料制件，除合理選用塑件的原材料外，還必須考慮塑件的結(jié)構(gòu)工藝性。只有塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足成型工藝要求，才能設(shè)計(jì)出合理的模具結(jié)構(gòu)，達(dá)到提高生產(chǎn)率和降低成本的目的。 在塑件功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，為實(shí)現(xiàn)加工制造的可能性和簡(jiǎn)捷性，必須進(jìn)行工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因此，在設(shè)計(jì)塑件時(shí)，要選擇合適的材料，以保證在使用過(guò)程中的可靠性及加工過(guò)程中的可行性，用以確定成型方法及成型工藝對(duì)塑件提出的工藝結(jié)構(gòu)要求。 塑件工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容如下：塑件內(nèi)外側(cè)壁應(yīng)有恰當(dāng)?shù)拿撃Ｐ倍?，?nèi)外表面結(jié)合處，加強(qiáng)筋端部和根部 等以及所有能允許設(shè)計(jì)圓角的地方均應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角。塑件壁厚要均勻，加強(qiáng)筋、凸臺(tái)、支撐面、邊緣、底部形狀的設(shè)計(jì)要保證其強(qiáng)度，利于其成型和脫模。金屬嵌件要滿足塑件使用功能要求，與塑件連接牢固性要求，成型時(shí)便與在模具中裝固，成型后容易從模具中脫出。塑件表面的花紋、圖案、文字、符號(hào)等的設(shè)計(jì)要考慮成型與脫模、使用中的損傷、模具加工等問(wèn)題。此外處于塑件外形輪廓最大部分得 分型線痕跡，不影響其工作特性及表觀質(zhì)量。 因此在塑件工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分了解其在使用中的機(jī)能，又要熟悉材料的性能特點(diǎn)，成型工藝過(guò)程及特點(diǎn)。只有正確的工藝結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)，才能保證塑件順利成型、脫模，確保塑件質(zhì)量，避免塑件在成型中出現(xiàn)裂紋、凹陷、氣孔、銀紋、等一系列成型缺陷，增強(qiáng)塑件的使用中的可靠性及持久性。 造型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 塑件造型設(shè)計(jì)是指按照美的法則，如對(duì)比與調(diào)合、概括與簡(jiǎn)單、對(duì)稱與平衡，安定與輕巧、尺寸與比例、主從、比擬、聯(lián)想等對(duì)塑件外觀形狀、圖案、色彩及其相互的結(jié)合進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)視覺(jué)給人以美的感覺(jué)。工業(yè)制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是一門技術(shù)與藝術(shù)相結(jié)合的多元交叉科學(xué)。 塑件制品種類繁多，外形也千奇百怪。對(duì)于這些制品，都要通過(guò)外部造型設(shè)計(jì)加以裝飾美化。因?yàn)槿藗兺ǔ６际窃跐M 足功能要求下，總是喜歡購(gòu)置外形美觀的制品，因?yàn)橥庑卧O(shè)計(jì)獨(dú)特的制品更容易吸引觀眾的眼球。 對(duì)于單獨(dú)使用的塑件或殼體制品，一定要認(rèn)真的進(jìn)行造型設(shè)計(jì)，以滿足其使用機(jī)能要求，是現(xiàn)代制品設(shè)計(jì)的根本目的，滿足人的心理需要是制品使用功能設(shè)計(jì)的根本依據(jù)。“實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀”是制品造型設(shè)計(jì)的基本原則。使人們?cè)谑褂盟芗r(shí)有一種美的享受，同時(shí)又能保證使用者在使用它時(shí)感到方便、安全、可靠、舒適。 小結(jié) ： 本章主要討論了塑料注射模的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。塑料的工藝特性和成形特點(diǎn)等，還介紹了模具生產(chǎn)制造的特點(diǎn)和模具的功能結(jié)構(gòu)、工藝結(jié)構(gòu)、 造型結(jié)構(gòu)的一些情況。 第 2 章 零件材料的選擇及材料性能分析 塑料制品的設(shè)計(jì)依據(jù)及選材依據(jù) ]1[ 安全帽、安全帶、防護(hù)網(wǎng)，被稱為施工安全防護(hù)的“三寶”。建筑工地的環(huán)境比較復(fù)雜，漏洞比較多，佩戴安全帽，可以防止落物，又可以防止碰撞。很多事故案例表明，關(guān)鍵時(shí)候安全帽會(huì)發(fā)揮很大的作用。 因此對(duì)安全帽的性能要求就很明確：硬度高 ,不破損 ,不擦 傷 。 其使用要求也較高：不僅漂亮瀟灑、造型美觀，而且完全符合國(guó)標(biāo) GB281189要求。經(jīng)過(guò) +50℃～ 10℃，高低溫及淋水處理后 ，沖擊吸收性能，耐穿透性能，剛性強(qiáng)度，電絕緣性能，均能達(dá)到或超過(guò)安全使用要求。 本設(shè)計(jì)帽殼采用昂貴的日本進(jìn)口超高抗沖 ABS 工程塑料，彈性好，強(qiáng)度高，安全性能特好。加寬帽沿加強(qiáng)肋，使帽殼整體更堅(jiān)固。帽殼前后還有透氣孔，佩戴起來(lái)通風(fēng)，使人感覺(jué)舒適。 ABS（ Acrylonitrile/butadiene/styrene polymer）即為在聚苯乙烯分子中導(dǎo)入了丙烯腈、丁二烯等異種單體后成為改性共聚物，也可稱為改性聚苯乙烯，具有比聚苯乙烯優(yōu)越的使用性能和工藝特性。其流動(dòng)性中等，隨溫度變化較大：料溫高則流動(dòng) 性增大。所以成型時(shí)宜調(diào)節(jié)溫度來(lái)控制流動(dòng)性。模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)所用塑料的流動(dòng)性，選用合理的結(jié)構(gòu)。成形時(shí)也可控制料溫、模溫及注射壓力、注射速度等因素來(lái)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)成型需要。其具體的成型條件如下表 1 所示： 表 1： ABS 塑料成型條件 適用 注射機(jī) 類型 密度 (g/cm3 ) 注射壓力 (MPa) 螺桿轉(zhuǎn)速 (r/min) 計(jì)算收縮率 (%) 模具溫度 (0C) 預(yù)熱 吸水率24h (%) 拉伸屈服強(qiáng)度(MPa) 抗拉屈服強(qiáng)度(MPa) 噴嘴溫度 (0C) 螺桿 柱塞式 均 可 ～ 60～ 100 30 ～ 50～ 80 溫度0C 時(shí)間 /h 1800 50 170～180 80～85 2～ 3 塑件體積估算 按制品尺寸要求在 “ CAXA 制造工程師”軟件畫出零件實(shí)體，然后點(diǎn)擊 “工具” →“查詢” → “零件屬性”即可得出制品所需的塑件體積為 3mm 。 塑件質(zhì)量計(jì)算 ABS 的密度為 ～ g/cm3 取 ? = g/cm3 塑件質(zhì)量 M=? V= g/cm3 ?? 310? cm3 = g 第 3 章 注塑機(jī)的選用 注射機(jī)類型的選擇 ]1[ 從生產(chǎn)率考慮 依本產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)（大批量生產(chǎn)），為提高生產(chǎn)率，擬選用臥式注射機(jī)。其優(yōu)點(diǎn)如下： 開(kāi)模后塑件按自重落下，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作； 螺桿式注射裝置塑化能力大、均勻，注射壓力可達(dá) 7000—— 8000 2cmN ，壓力損失小，塑件內(nèi)壓力、定向性小，減少變形和開(kāi)裂傾向。 從制品材料的成型條件 從制品材料的成型條件知其適用注射機(jī)類型為螺桿式或柱塞式均可。柱塞式注射機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，通過(guò)料筒和活塞達(dá)到塑化與注射兩個(gè)基本作用。但控制溫度和壓力比較困難。螺桿式注射成型機(jī)由一個(gè)螺桿和一個(gè)料筒組成。塑料依靠螺桿在料筒內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)而加熱塑化，提高了注射成型質(zhì)量，并可增大注射量，擴(kuò)大了注射成型塑料的范圍。因此得到了廣泛的應(yīng)用。 由制品體積計(jì)算注射機(jī)的最大注射量 設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)使成型制品每次所需注射量總量 件V 小于注射機(jī)的最大注射量注V 。即 件V ? %80 注V 式中： 件V — 塑件與澆注系統(tǒng)的體積（ 3cm ）； 注V — 注射機(jī)的注射量（ 3cm ）； %80 — 最大注射容量的利用系數(shù)。 而由上 知 件V 為 3mm （合 )3cm ，所以可得： 注V ? 件V / %80 通過(guò)計(jì)算可得： 注V ? 3cm 。 綜上所述，只能選擇螺桿式注射機(jī)（ 注V ? 60 3cm ）。結(jié)合本國(guó)國(guó)情，初選國(guó)產(chǎn)XSZY1000 型臥式注射機(jī)。該注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下表 2所示： 表 2： XSZY1000 型臥式注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 最大理論注射量（ 3cm ） 注射 方式 最大開(kāi)模行程 注射速率 （ g/s） 最大模具厚度（ mm ） 螺桿直徑 （ mm ） 最小模具厚度 （ mm ） 注射壓力（ Mpa） 鎖模力 （ KN） 模具定位孔直徑（ mm） 噴嘴球半徑 （ mm ） 1000 螺桿式 700 70 700 70 300 10800 4500 150 18 注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 注射壓力的校核 塑件成形所需的注射壓力應(yīng)小開(kāi)或等于注射機(jī)的額定注射壓力，其關(guān)系按下式校核 成p ? 注p 式中 成p — 塑件成型所需的注射壓力（ Mpa） 注p — 所選注射機(jī)的額定注射壓力（ Mpa） 已知 成p =60～ 100(Mpa)。 注p =10800（ Mpa） 所以滿足 成p ? 注p 鎖模力的校核 模具所需的最大鎖模力應(yīng)小于或等于注射機(jī)的額定鎖模力，其關(guān)系按下式校核： 1000Ak