【正文】 4 塑料模材料的選用及技術(shù)要求 塑料模材料的性能要求塑料模包括熱固性塑料壓縮模和熱塑性塑料注射模等。這類模具由于制品形狀復(fù)雜，表面粗糙度要求較高，主要失效形式是磨損而造成的制品拉毛、工作部位堆塌和裂紋等，因此，塑料模對本身選用的鋼，應(yīng)具有相關(guān)的要求：1）應(yīng)具有良好的拋光性能：塑料模的成型表面都要求鏡面表面質(zhì)量，故所選的材料，應(yīng)具有良好的拋光性能，以保證制品有良好的外觀質(zhì)量及順利脫模；2）應(yīng)具有良好的耐磨性：模具的型面應(yīng)有足夠的硬度（表面硬度一般不低于55HRC）以便于在壓制含有云母粉、石英粉、玻璃纖維等無機填料的塑料制品時，模具有足夠的抗力，不致于被磨損；3）應(yīng)有足夠的抗腐蝕性能：塑料模具是在高溫下，熔融塑料侵蝕的冷熱交替條件下工作的，故材料應(yīng)具有足夠的抗腐蝕性能，以抵抗塑料中存在的有害物質(zhì)及受熱分解時析出的氣體的侵蝕而損壞4）應(yīng)有足夠的硬化層深度及心部強度：塑料模工作時，易受機械及高速熔料沖擊，為防止模具表面堆塌、變形必須具備有表面較高的硬度和心部強度5）應(yīng)具有良好的機加工性能：多數(shù)塑料模往往是先淬硬后加工，以保證模具型腔尺寸精度，所以模具要在45HRC左右的硬度下有良好的加工性能6）應(yīng)具有良好的冷壓性能：某些形狀復(fù)雜、批量小的塑料模，往往采用冷擠壓加工，因此，模具材料應(yīng)具有在退火狀態(tài)下硬度低、塑性好、冷作硬傾向小的性能 塑料模零件選材原則1）要選擇綜合力學(xué)性能好的鋼材以滿足模具的工作要求；2）要根據(jù)模具的加工方法選擇模具鋼材；3）要根據(jù)模具的精度及產(chǎn)品的批量及性能要求選擇模具鋼材；4）要根據(jù)制品批量大小，以最低成本選材原則選擇模具用鋼。1） 成型工作零件的選用 塑料模成型工作零件材料的選用零件名稱工作條件選用材料 凹模型芯（凸模）、成型鑲嵌件、成型推桿 形狀簡單，產(chǎn)量不大的小型芯型腔4T8A、T10A 形狀復(fù)雜，要求熱處理變形小的型腔、型芯或鑲嵌件和整強塑料的成型模 CrWMn、9Mn2V、Cr1Cr4W2MoV、20CrMnMo、 20CrM nTi 凹模型芯（凸模）環(huán)成型鑲嵌件成型推桿需高耐磨、高強度和高韌性的大型性芯、型腔5CrMnMo、40CrMnMo形狀復(fù)雜，要求耐腐蝕的高精度型腔、型芯3Cr2W8V、38CrMoA1A形狀復(fù)雜，精度要求較高，產(chǎn)量大的熱塑性塑料注射模型腔、型芯、鑲塊5Cr2MnWMoVS5CrNiMnMoVSCa需冷壓加工的型腔、型芯20Cr2）本設(shè)計的材料選用 本設(shè)計中的材料選用零件名稱選用材料零件名稱選用材料動、定模座板45凹?；瑝K5CrNiMo推板45導(dǎo)柱T10A推桿固定板45定模型芯CrWMn墊塊A3澆口套T10A支撐板45拉料桿T10A楔緊塊T10A限位螺釘T10A彎銷T10A定模板45定位圈45型芯固定板453）該套模具所用材料的性能比較 材料性能比較鋼號切削加工性淬透性淬火不變形性耐磨性耐熱性Q235A優(yōu)差差45優(yōu)差差中差T8A優(yōu)差差中差T10A良差差良差40Cr良優(yōu)優(yōu)優(yōu)良 模具的精度要求模具是一種高精密成型工具。高精密性是模具企業(yè)的立業(yè)之本。因此，模具設(shè)計與制造者，必須具有強烈的質(zhì)量和精密性意識及精度概念，依據(jù)制件的形狀、尺寸及位置配合精度要求，進行設(shè)計與制造。以保證所設(shè)計與制造的模具生產(chǎn)精度與質(zhì)量合格、互換性很強、確保一定的生產(chǎn)規(guī)模的優(yōu)質(zhì)制品來。 模具零件的公差與配合選擇基準制的選用在進行模具設(shè)計時，一般情況下，應(yīng)優(yōu)先采用基孔制。因為模具零件的孔，通常都是用定值刀（如鉆頭、絞刀、拉刀等）加工，用極限量規(guī)檢驗，所以采用基孔制可以減少孔公差帶的數(shù)量，減少定值刀、量具的規(guī)格和數(shù)量，方便加工，經(jīng)濟合理。但在特殊情況下，也可以采用基軸制。公差等級的選用公差等級的選用，在模具設(shè)計中是一向項重要的工作。這是因為，公差等級的高低，直接影響到模具的使用性能和經(jīng)濟性。公差等級選用過低，將不能滿足使用要求。反之，如果公差等級定的過高，則將會增加加工難度，使成本成倍增加，不利于經(jīng)濟效益的提高。所以在模具設(shè)計時必須綜合地考慮，即在模具保證使用性能的前提下，盡可能選擇較低的公差等級。1） 模具與制品精度關(guān)系模具是用來加工制品零件的，一般模具的制造精度應(yīng)比制品零件的精度高2～4級。2） 標(biāo)準公差數(shù)值模具設(shè)計中所用的標(biāo)準公差數(shù)值，可直接查相關(guān)的表，不須進行計算，供設(shè)計時選用。3） 配合種類的選擇模具零件的配合分三大類，即間隙配合、過渡配合和過盈配合。在模具設(shè)計時，應(yīng)首先根據(jù)零件的使用要求和結(jié)構(gòu)特點確定選用哪一類，其有以下選用方法：①間隙配合：對于工作有相對運動或無相對運動卻要求裝拆的孔、軸應(yīng)選用間隙配合，一般工作條件的滑動軸承可以選f（以基孔制），如H8/f7；相對速度較高，支撐數(shù)目較多，選d、e組成較大間隙配合，如H8/e7；具有軸向相對運動或低速相對轉(zhuǎn)動，且有對準中心要求的配合，可選用間隙較小的基本偏差g，如H7/g6；要求拆裝方便而無相對運動，可選由h組成的低公差等級的配合，如H9/h9；對于較高要求又有相對運動的配合，可選擇由h組成的高公差等級的配合，如模具導(dǎo)柱等，如H7/h6 、H7/h5配合形式。②過渡配合：對于既要求對準中心，又要拆裝方便的孔、軸選用過渡配合，對于對中要求高，拆裝次數(shù)小，承受負荷力大，沖擊和振動大的應(yīng)該選用較緊的配合，而使用后不需要刃木磨和更新，要求易拆裝所選用過渡配合形式，為了避免過盈或間隙過大應(yīng)選用較高的公差等級，故選用H7/m6。③過盈配合：對于主要靠過盈保證相對靜止或傳遞負荷的孔、軸，應(yīng)選用過盈配合，對過盈配合的選擇應(yīng)考慮負荷特性、負荷大小材料的許用應(yīng)力、裝配條件及溫度等，承受較輕工作負荷或作定位用，可選r、s組成的配合，如模具中的導(dǎo)套、導(dǎo)柱與上、下模板的配合，如H7/rH7/p6。 模具形位公差的選用在模具設(shè)計中，正確選擇形位公差，能保證模具零件的使用要求，并便于加工、提高模具的整體質(zhì)量和精度 形位公差項目的選擇零件的形位公差項目是按幾何要素的形狀特征制定的，因此要素的幾何形狀特征是選擇單一公差項目的依據(jù)。同樣，位置公差項目是按幾何要素的方位關(guān)系制訂的，所以關(guān)聯(lián)要素的公差項目應(yīng)以它的基準面的幾何方位關(guān)系為基本依據(jù)。因此，在設(shè)計中，首先要確定標(biāo)注形位公差的幾何要素，該要素上需要標(biāo)注的項目，以及某些項目相對應(yīng)的基準要素，然后根據(jù)要素的幾何特征、結(jié)構(gòu)特點、使用要求零件的功能以及在模具中的位置和裝配關(guān)系來決定形位公差項目，同時還要考慮到檢測的方便性。 位公差等級的確定形位公差項目確定之后，設(shè)計者應(yīng)選用公差等級。其選擇的原則是：在滿足零件功能要求的前提下，盡量選擇較低的等級。確定公差等級的方法有類比法和計算法，其中在模具設(shè)計中，常用的是類比法，即根據(jù)現(xiàn)有的經(jīng)驗和資料，參照經(jīng)過生產(chǎn)驗證的同類產(chǎn)品中類似的功能要求，通過對比分析確定公差值。公差等級的選擇要點：1）確定形位公差時，應(yīng)考慮到與尺寸公差的協(xié)調(diào)關(guān)系；2）確定形位公差時，應(yīng)考慮到與表面粗糙度的關(guān)系：即表面粗糙度的值可與形位公差的1/4～1/5；3）確定有配合要求時形位公差應(yīng)考慮到與尺寸公差的關(guān)系；4）確定形位公差時，應(yīng)考慮零件結(jié)構(gòu)及加工難易程度，檢測條件：在滿足零件功能的條件下，盡量選擇較低等級形位公差值，以便于加工，降低制造成本，同時，在確定形位公差值時，還應(yīng)考慮檢測條件，如有零件有同軸度的要求，考慮到檢驗的方便，可通過徑向圓跳動來控制同軸度誤差；5）確定形位公差時，要考慮到零件本身的幾何特征及功能：在同一配合中，孔的形位公差值可比軸的形位公差低1～2級，如導(dǎo)柱圓柱度公差應(yīng)比導(dǎo)套高一級，對直徑比較大的圓柱面，寬度較大的表面，其公差等級應(yīng)相應(yīng)低一些。5 模具工作過程模具裝配試模完畢之后，模具進入正式工作狀態(tài)，其基本工作過程如下：成型前的準備、注射過程、開模及制品的后處理： 成型前的準備 原料的檢驗和預(yù)處理在成型前應(yīng)對原料進行外觀及工藝性能的檢驗，對要求色彩的塑料，應(yīng)在原料中加著色劑。對于易吸潮的塑料，在成型前必須進行干燥處理，以避免產(chǎn)品表面出現(xiàn)斑紋、氣泡和銀絲等缺陷。其干燥方法是，小批量生產(chǎn)時可采用熱風(fēng)循環(huán)干燥箱后紅外線干燥箱；大批量生產(chǎn)時，可用負壓沸騰干燥或真空干燥，其效果好、時間短。一般來說，干燥的溫度不宜過高，干燥時間不宜過長。當(dāng)溫度超過玻璃化的溫度過長時，會使塑料結(jié)塊，對于熱穩(wěn)性差的塑料，還會導(dǎo)致變色、降解。 料筒的清洗在初用某種塑料或某一注射機之前，或者在生產(chǎn)中，當(dāng)需要蓋換產(chǎn)品或顏色時，都要在成型前對料筒進行清洗和拆除。 嵌件的預(yù)熱當(dāng)嵌件為金屬時，由于金屬與塑料的膨脹與收縮率相差很大，所以必須對嵌件進行預(yù)熱，以避免嵌件周圍塑料層強度下降而出現(xiàn)裂紋缺陷。預(yù)熱的溫度以不損壞金屬表面的鍍層為限，一般為110～130度。為了便于脫模，生產(chǎn)中常使用脫模劑。常用的脫模劑有三種：硬酯酸鋅、液態(tài)石蠟和硅油。硬酯酸鋅除尼龍塑料外，其余塑料均可使用；液態(tài)石蠟作為尼龍類塑料脫模劑效果最好；硅油的使用效果好，但價格昂貴，而且使用時要去其它溶劑配合使用，才能顯示硅油的的脫模效果。 注射過程完整的注射過程包括加料、塑化、注射、保壓、冷卻和脫模等幾個步驟。但實質(zhì)上只有在料筒中的塑化與在注射過程中的流動兩個過程。所謂塑化即塑料熔融，是指塑料在料筒中經(jīng)過加熱達到黏流狀態(tài)并具有良好可塑性的全過程。所謂流動是指塑料熔體在注射進入模具型腔后的流動。該流動情況又可分為：充模、保壓、倒流、澆口凍結(jié)后的冷卻。在注射過程隨著溫度的變化，塑料從料斗進入高溫料筒，受熱后溫度迅速上升，并開始塑化，料筒的繼續(xù)加熱使塑料完全熔融塑化，最后在高溫狀態(tài)下高速注入模具，注射完畢后，受模具的散熱作用冷卻而定型。 脫模過程開模時，模具II面分型，由于彎銷27直面部分在凹?；瑝K10的孔內(nèi)滑移，故未帶動凹模滑塊側(cè)向動作。當(dāng)制品與型芯脫開一定距離后，彎銷的斜面接觸滑塊的斜孔壁，于是帶動滑塊向外移動，IIII面分型。此時，因Z形拉料桿的牽制作用制品仍保持在原位，凹?；瑝K脫離制品。經(jīng)機床液壓頂出裝置數(shù)次推頂推板22，拉料桿17之后（每次推出后由彈簧16復(fù)位），制品連同流道凝料被抖落。復(fù)位桿29保證推出機構(gòu)在合模后準確復(fù)位?？? 結(jié)經(jīng)過幾個月畢業(yè)設(shè)計的磨練，使我對模具的感覺由模糊到有個輪廓的轉(zhuǎn)變。這里說只是了解了模具的設(shè)計和加工，你可能還以為在謙虛呢。其實經(jīng)過了這次之后，我才明白那些模具設(shè)計師為什么要在現(xiàn)場做那么多年才能出頭。因為完全靠自己的所學(xué)獨立設(shè)計出一套沒有大毛病的模具真的不容易，至少我有這樣的體會。能讓一套自己設(shè)計的模具正常工作，真的要注意很多問題。不說其它，單是結(jié)構(gòu)設(shè)計就需要翻閱一堆資料。記得剛接觸機械行業(yè)時，老師教制圖的中的那些細節(jié)的時候，我就覺得那完全沒有那么必要嗎，結(jié)果就真的只學(xué)了個皮毛，從這次設(shè)計可以看的到，圖被老師改過的基本都是那些細節(jié)部分。而模具行業(yè)的精度又是比較硬的指標(biāo)，通俗點說就是模具基本要靠精度吃飯。所以做起設(shè)計來就覺得有點吃力。不過還好，現(xiàn)在總算勉強把一套完整的模具設(shè)計出來了。通過這次做畢業(yè)設(shè)計，真的覺得四年的積累才真的有了升華。特別抱著一堆圖紙從人群中穿過引來別人的關(guān)注的時，那種成就感真的無法言表，雖然這段時間累了點，值！致 謝首先感謝我的導(dǎo)師吳海宏老師，她的博學(xué)多才令人折服。我在做畢業(yè)設(shè)計過程中，遇到了不少困難，尤其是機構(gòu)和制圖方面的一些小細節(jié)，在導(dǎo)師一遍一遍不厭其煩的指導(dǎo)下改了又改，最終做出了令自己比較滿意的設(shè)計。曾經(jīng)一度真的進展不下去了，因為有的時候真不知道要怎么才能解決讓人崩潰的、以自己的能力根本就沒有發(fā)現(xiàn)的棘手問題?，F(xiàn)在想來，在導(dǎo)師的攙扶下走過的這半年做設(shè)計的過程，自己還真的長進不少，吳老師，謝謝啦！當(dāng)然在做設(shè)計的過程中，很多老師也功不可沒。因為每個老師都有自己的強項，她們在和自己的弟子講些要點的時候，我們都可以去聽，去提問題。提醒我從多面去檢查設(shè)計中可能存在的問題。本組同甘共苦的兄弟姐妹們，我畢業(yè)設(shè)計能按時按質(zhì)的完成離不開你們的幫助。在一起討論時讓我收益頗多，都真誠拿出自己解決問題的經(jīng)驗，讓我少走了彎路，讓我的設(shè)計漸漸成熟。還有一些根本不認識但給我們做設(shè)計提供了許多方便的人，如機房管理員，為了不耽誤我們做設(shè)計，周末也照上班等，細數(shù)、細想真讓人感動。難得有機會在這里誠謝各位。祝各位：永遠快樂！生活完美！我會永遠記得您！ 參 考 文 獻[1]葉久新,.[2][M]..[3]陸名彰,[M]..[4][M]..[5]. .[6]曹宏深,[M].北京:機械工業(yè)出版社,1993.[7][8]蔣繼宏,.[9]廖念釗,（第四版）[M]..[10][M].北京:中國輕工業(yè)出版社,2001.[12][M].機械工業(yè)出版社,1994.[13][M].北京:機械工業(yè)出版社,1998.[14][M].模具工業(yè),1994.[15]肖岡,[M].清華大學(xué)出版社,1999.[16]肖祥芷,[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004.[17][M].廣州:廣東科技出版社,1990.[18]孫厚芳,[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,1998.[19]王文廣,[M].北京:化工工業(yè)出版社,2003.[20][M].北京:國防工業(yè)出版社,1990.